不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉形成特征及差异基因筛选

发布时间：2020-08-13 13:34

【摘要】：黄瓜(Cucumis sativus L.)是设施主栽蔬菜之一,嫁接是增强抗性、提高产量的重要农艺技术。果实表面蜡粉多少是黄瓜商品品质的重要内容,但关于黄瓜果面蜡粉形态结构及蜡粉形成的分子机制研究较少。本研究选用脱蜡粉能力不同的砧木南瓜嫁接黄瓜,土壤栽培与水培相结合,通过石蜡切片、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术观察果面蜡粉结构特征及其形成过程,利用数字基因表达谱技术(DGE)和实时荧光定量技术(qRT-PCR)筛选果皮中与蜡粉形成相关基因并研究其表达特性,以期从细胞和分子水平上揭示黄瓜果面蜡粉形成的可能机理。主要结果如下:1.不同类型南瓜砧木嫁接同一品种黄瓜,果面蜡粉量和果皮硅含量均存在显著差异,脱蜡粉能力弱的南瓜砧木(‘黑籽南瓜’和‘3225’)嫁接的黄瓜,果皮硅含量较高,果面蜡粉较多,而脱蜡粉能力强的南瓜砧木(‘黄诚根2号’和‘3212’)嫁接的黄瓜,果皮硅含量较低,果面蜡粉较少;黄瓜果面蜡粉量与果皮硅含量呈显著正相关;增加根部硅营养,黄瓜果皮硅含量和果面蜡粉量均显著增加。2.黄瓜果面蜡粉是由子房或果实的外果皮细胞垂直于皮面分裂而成,先进行不均等的垂周分裂,形成蜡粉基细胞、柄细胞和球状体原始细胞,柄细胞继续垂周分裂,形成由1~4个扁平或长形细胞构成的柄部,而球状体原始细胞经过垂周和平周分裂,分化出细胞数目不等、形状各异的蜡粉球状体;黄瓜果面蜡粉密度前期较高,开花后伴随果实膨大迅速减小;根据柄部和球状体细胞特征,可将蜡粉分为4种类型。3.自根黄瓜和脱蜡粉能力弱的南瓜砧木(‘黑籽南瓜’和‘3225’)嫁接黄瓜,蜡粉表面粗糙,硅化层较厚且破裂较严重,球状体细胞的角质层、胞间层、初生壁、次生壁较厚;脱蜡粉能力强的南瓜砧木(‘黄诚根2号’和‘3212’)嫁接黄瓜,蜡粉表面光滑,硅化层较薄且破裂较少,球状体细胞的胞间层、初生壁和次生壁较薄。蜡粉形成初期的球状体细胞内,内质网、线粒体和高尔基体较少,细胞核和液泡体积较小;此后内质网、线粒体数量增加,液泡体积增大,并出现细小的胞间连丝;成熟蜡粉的球状体细胞内,含有大量完整的内质网、线粒体、高尔基体和溶酶体,胞间连丝增粗,数目增多。4.经不同砧木嫁接和硅营养浓度处理,构建了黄瓜果皮的基因表达谱,并从中筛选出3274个差异表达基因(DEGs);通过同源进化分析,得到果皮的CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2三个硅转运蛋白基因;黄瓜果皮硅转运蛋白基因CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达受嫁接砧木的影响,利用脱蜡粉能力弱的南瓜砧木嫁接,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达量较高,利用脱蜡粉能力强的南瓜砧木嫁接,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达量则较低;花后3~5天,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2基因表达量较高。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S642.2
【图文】：

II 型蜡粉的柄部由 2~3 个扁平细胞构成，球状体头部由 4~8 个细胞组成球形（图9，D 和 E），此类蜡粉所占比例较高。III 型蜡粉由 1 个细胞组成柄部，1 个细胞组成头部，且头部呈“U”形（图 9，F和 G），这种类型仅发现于子房发育早期。IV 型蜡粉的柄部也是由 2~3 个扁平细胞组成，球状体细胞一般 4~16 个

不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉形成特征及差异基因筛选分发育成熟的球状体细胞表面，尚处于发育阶段的蜡粉未见明显龟裂；伴随着蜡粉失水、皱缩，5X/F 硅化层龟裂程度最为严重，外形最为粗糙；5X 的龟裂较轻。由于蜡粉在此期密度仍较高，蜡粉间的空隙较小，二者均无法辨别蜡粉下果皮是否存在龟裂的碎片、碎屑；5X/H 几乎未发生龟裂，表面相对光滑。由于龟裂和碎片脱落，蜡粉分开的遗痕即便在 5X/H也不甚明显。（图 12）

5X/F 硅化层龟裂程度最为严重，外形最为粗糙；5X 的龟裂较轻。由于蜡粉在此期密度仍较高，蜡粉间的空隙较小，二者均无法辨别蜡粉下果皮是否存在龟裂的碎片、碎屑；5X/H 几乎未发生龟裂，表面相对光滑。由于龟裂和碎片脱落，蜡粉分开的遗痕即便在 5X/H也不甚明显。（图 12）图 11 不同黄瓜蜡粉在第 I 时期的形态结构Fig. 11 The bloom characteristics of different cucumber fruits at stage I* 示蜡粉球状体；→示蜡粉柄部；○示刚形成的幼小蜡粉细胞，并放大； 示蜡粉粘连的遗痕；Bar：10μm。下同。 indicates bloom spheroid; → indicates bloom stalk; ○ indicates trichome cell forming from exocarp, andpartially enlarged; indicates relic between bloom apart; Bar: 10 μm. The same below.

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本文编号：2792069