玉兰花芽分化形态观察及转录组分析

发布时间：2020-06-10 10:24

【摘要】：木兰属(Magnolia)植物花型独特,花色丰富,具有良好的观赏价值,然而目前关于其花芽分化过程及相关机理研究尚不明确。本研究以木兰属的望春玉兰(M.biondii)、白玉兰(M.denudata)、‘红运’二乔玉兰(M.×soulangeana‘Red lucky’)、景宁木兰(M.sinostellata)为材料通过石蜡切片观察了4种玉兰花芽分化过程,随后对景宁木兰花芽分化各时期的花芽进行了转录组分析,并对筛选出来的相关基因进行了表达分析。结果如下:(1)4种玉兰在4月底到6月中上旬之间进行花芽分化;白玉兰、红运二乔玉兰和景宁木兰的花芽分化过程可以划分为未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期5个时期,望春玉兰可以分为未分化期、花芽分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6个时期。在分化过程中,4种玉兰的花芽原基都伸长变宽,由外而内逐步出现多轮凸起的小点,随后分化成花器官原基;雄蕊原基和雌蕊原基在生长锥上都是多轮环状排列,每轮原基几乎同时出现。(2)通过高通量测序获得了景宁木兰5个花芽分化阶段的基因52441个,其中11592个呈现显著差异(FDR0.05)。显著差异基因在数据库中经过BLAST注释,GO功能主要富集在371条目上(P0.05),涉及135条KEGG通路,在36条路径中呈现显著富集(P0.05)。(3)景宁木兰花芽分化的差异基因中有82个参与了成花转变的6大途径。景宁木兰花芽分化的过程中,在光周期途径中感受蓝光的CRY表达量逐渐减少,促进了GI和CO表达量的增加;自主途径和春化途径中调控成花的FY、FPA、FRI表达量逐渐增加;感受赤霉素信号的LFY基因表达量逐渐上升;参与成花自主途径,温度途径和年龄途径的SPLs基因表达量增加。此外,20个MADS-box和AP2家族转录基因参与了花器官原基的形成,q RT-PCR的结果进一步验证了基因的功能。
【图文】：

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2.2 结果与分析2.2.1 4 种玉兰花芽分化的时间进程4 种玉兰自花谢后开始萌芽长出新叶，经过近一个月的抽新枝，在新枝的顶端开始出现新芽。在分化过程中，芽外部依次形成 2~3 层被白色或浅褐色毛的佛焰苞状苞片。4 种玉兰每年只进行一次花芽分化，从 4 月底开始顶芽逐步分化，至 6 月中上旬分化结束。以望春玉兰长出新叶为 0 d（2017 年 3 月 21 日）统计花芽分化的天数（图 2.1），红运二乔玉兰长出新叶的时间为 3 月 25 日，比望春玉兰长出新叶的时间晚 4 d；白玉兰和景宁木兰在 3 月 28 日几乎同时开始长新叶，比望春玉兰晚 7 d。望春玉兰在长出新叶 35 d 后开始进入花芽分化，分化过程历时 39 d；白玉兰和红运二乔玉兰在 43 d 后开始进入花芽分化，白玉兰需要 41 d 才能完成分化的过程，红运二乔玉兰比其早 7 d 完成。景宁木兰在 38 d 进入花芽分化，整个过程只需要 32 d。在花芽分化的时间上，，望春玉兰比景宁木兰早 3 d 进行花芽分化，比白玉兰和红运二乔玉兰早 8 d。

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玉兰花芽分化时期及形态研究2.2.2 4 种玉兰花芽分化的形态变化4 种玉兰在花芽分化的过程中，从新芽开始着生到形成花蕾，外部形态大小发生了变化（图 2.2）。4 种玉兰新芽在进入花芽分化初期时都明显的增长变粗，白玉兰和红运玉兰的芽在长到 8.16±0.45 mm、9.46±0.53 mm 长时开始进入花芽分化；望春玉兰 3.82±0.36 mm 时进入花芽分化；景宁木兰芽最小，在芽长达3.31±0.32 mm 时开始进入花芽分化。4 种玉兰根据其形态变化可以对其进行时期划分。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S685.15

【参考文献】