不同破眠处理对葡萄生物学特性影响及单氰胺破眠的转录组分析

发布时间：2020-07-20 09:01

【摘要】：葡萄(Vitis Vinifera L.)为葡萄科葡萄属植物,和苹果、柑橘、香蕉一起被称为世界四大水果。据联合国粮农组织统计,中国在2016年成为世界葡萄的第一生产大国,鲜食葡萄年产量达1020万吨,占世界葡萄产量的46.4%。近年来,四川、重庆和贵州等西南部省份葡萄种植面积逐渐增大,但这些地区是典型的高温多湿和寡日照地区,打破休眠的需冷量积累不足而导致的萌芽不完全和不整齐、营养生长旺盛、产量低等问题成为这些地区葡萄产业发展的瓶颈。因此,本研究以四川高温多湿寡日照地区避雨栽培条件下‘香悦’和‘夏黑’葡萄为材料,通过研究不同破眠处理对葡萄生物学特性、总叶绿素含量动态变化等方面的影响,开发并完善了葡萄冬芽破眠技术;研究了单氰胺处理后‘夏黑’葡萄冬芽显微结构和转录组,探索了单氰胺调控葡萄冬芽萌发的机理。以上研究为四川高温多湿寡日照地区葡萄冬芽破眠提供了实践和理论指导。通过本试验研究得到如下结果:1、四川高温多湿和寡日照地区避雨栽培‘夏黑’和‘香悦’葡萄冬芽休眠经历类休眠、内休眠和生态休眠三个阶段,10月中旬前后处于类休眠阶段,10月中旬到12下旬处于内休眠阶段,1月初进入生态休眠阶段。2、以破眠剂浓度、涂芽时间和刻芽为因素正交设计进行破眠试验,结果表明:不同破眠处理均对‘香悦’葡萄的物候期产生影响,使得‘香悦’葡萄冬芽萌发时间提前6~28 d,果实成熟时间提前6~36d;使得‘夏黑’葡萄冬芽萌发时间提前4~29d,果实成熟时间提前6~36d。分别用萌芽期和果实成熟期提前的时间作为两个品种葡萄破眠效果优劣衡量指标,分析本试验设定的破眠剂浓度、涂芽时间和是否刻芽各因素的影响程度,极差分析结果表明:涂芽时间对于打破葡萄冬芽休眠最为重要。通过对不同破萌处理的‘夏黑’和‘香悦’葡萄物候期观察、冬芽萌发率、成枝率和果枝率统计和果实品质等进行综合分析,表明1月中旬前后,2.5%-3.0%单氰胺涂芽结合刻芽处理对打破四川高温多湿和寡日照地区避雨栽培的‘香悦’和‘夏黑’葡萄休眠效果佳。‘香悦’葡萄萌芽率显著高于对照,‘夏黑’葡萄萌芽率、成枝率和果枝率均显著高于对照。果实品质与对照无显著差异,均表现为品种固有品质。3、在前期研究基础上,本研究还观察了2.5%单氰胺处理‘夏黑’葡萄冬芽分生组织显微结构和超显微结构的变化。结果发现单氰胺处理葡萄冬芽15 d时,分生组织显微结构和超微结构均表现出明显的变化。葡萄冬芽分生组织显微结构生长点逐渐增大并伸长,顶端逐渐变宽,细胞数量增加,生长点逐渐向上凸起,变宽变平,叶原基分化增多,芽主轴分化伸长,节间变宽,随着生长点的生长,不断生长新的叶原基;超微结构研究发现2.5%单氰胺处理‘夏黑’葡萄冬芽15 d时,细胞核体积增大、细胞器特别是线粒体、高尔基体和液泡的数量增加,液泡体积由大变小,及胞间连丝增粗和变多。4、以当年生‘夏黑’葡萄枝条在落叶后剪成的单芽枝段作为试验材料,取未处理0d、清水处理15 d和2.5%单氰胺处理15 d的休眠芽进行转录组测序。在测序结果中共检测到29551条基因,占指定参考基因组的73.29%,其中检测到660条新基因,通过与各数据库进行序列比对以及氨基酸序列的预测,共有545条基因获得功能注释。清水处理15 d和2.5%单氰胺处理15 d相比,检测到1774条差异基因,其中1090条上调,684条下调。KEGG分析发现这些差异基因主要集中在光合作用、淀粉与蔗糖代谢、脂肪酸代谢、植物激素信号转导和苯丙素生物合成等作用通路;GO功能注释这些差异基因主要涉及细胞过程、新陈代谢过程、氮化合物代谢过程、应急反应以及生物调控等。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S663.1
【图文】：

冬芽,葡萄,萌芽率,程度

图 2-1 不同休眠程度葡萄冬芽萌芽率Fig. 2-1 The germination rate of grape winter bud in different dormancy degree给予避雨栽培条件下‘夏黑’和‘香悦’葡萄扦插枝条适宜温度和湿度条件后，葡萄芽萌发情况如图 2-1、图 2-2 所示。2015 年 10 月 15 日采样‘香悦’和‘夏黑’葡萄冬芽萌芽率均高于 63.33 %，且‘夏黑’葡萄萌发率比‘香悦’葡萄高 10 %。2015 年 10 月 29日及之后香悦’和‘夏黑’葡萄冬芽萌芽率低于 50 %， ‘香悦’葡萄冬芽萌发率低于 50 %的状态一直持续到 2016 年 1 月 7 日，历经 105 d，萌发率最低为 3 %，出现在 2015年 11 月 26 日；‘夏黑’葡萄冬芽萌发率低于 50%的状态一直持续到 2015 年 12 月 24日，历经 90 d，萌发率最低为 3.3%，出现在 2015 年 12 月 10 日说明‘香悦’葡萄的休眠期较‘夏黑’葡萄的长。2.2.2 单氰胺对葡萄休眠阶段影响

冬芽,葡萄,枝条扦插,情况

21图 2-2 不同休眠程度葡萄冬芽扦插 30 d 萌发情况Fig. 2-2 The germination of grape winter bud with different dormancy degree in 30 days明：2015/10/1、2015/10/15、2015/10/29、2015/11/12、2015/11/26、2015/12/10、2015/12/24、16/1/7、2016/1/21、2016/2/4 为枝条扦插日期xplanation：2015/10/1、2015/10/15、2015/10/29、2015/11/12、2015/11/26、2015/12/10、2015/12/24、16/1/7、2016/1/21、2016/2/4 Cutting date

气温变化,果粒,果形指数,纵径

游标卡尺测定果粒纵径、果粒横径，根据公式：果形指数=果粒纵径/果粒横径，计算果形指数；目测法测定果实色泽和整齐度；可溶性固形物含量的测定用 WYT-4型手持测糖仪；用酸碱中和法（黄晓钰等，2009）测定可滴定酸含量，以酒石酸计，折算系数为 0.075；用蒽酮比色法（王英典等，2011）测定还原性糖含量。3.1.2.7 数据整理与分析试验数据采用 Microsoft Excel 2007 软件进行统计分析，采用 DPS v7.05 软件进行显著性分析。试验结果用邓肯氏新复极差多重比较法（Duncan’s Muitiple RangeTest，DMRT）进行差异显著性分析。3.2 结果与分析3.2.1 2014-2016 年避雨栽培棚内气温变化

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