基于转录组分析的赤霉素诱导‘翠冠’梨单性结实分子机理研究
发布时间：2021-04-10 07:56
梨属配子体自交不亲和植物,在栽培过程中需要进行人工授粉,或设置一定数量的授粉树或授粉枝,从而保证产量。果树花期遇到霜冻、低温、春季降雨增加等极端天气后,会影响授粉效果和花粉活力,从而受精不良导致果实产量下降。通过外源施用赤霉素、生长素、细胞分裂素类植物生长调节剂人工诱导单性结实,可以降低损失,提高座果率。研究坐果过程中的分子机理对单性结实诱导剂的开发,以及单性结实分子育种具有重要意义。本研究以我国南方地区广为栽培的’翠冠’梨为试验材料,在本课题组前期研究的基础上,验证了赤霉素诱导单性结实的效果,测定了不同处理后果实发育早期的激素含量变化,并进行了细胞学观察,进一步选取不同发育时期的小果材料进行了转录组分析,从代谢和转录水平探究单性结实的分子机理。主要结果如下:1.在盛花期喷施GA3、GA4+7及GA4+7+NAA均能诱导’翠冠’梨单性结实,而乙烯抑制剂1-MCP、PZA及ATA均不能成功诱导’翠冠’梨单性结实。GA3或GA4+7+NAA处理与单独GA4+7处理相比,在一定程度上能够降低果形指数和果形偏斜度,提高果实外观品质;提高果实可食用率、可溶性固形物及可溶性糖含量,降低果实有机酸含...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生长素响应模式图（Ｇｒａｙ等，２００１）??Ｆｉｇ?１．１?Ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ａｕｘｉｎ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?（Ｇｒａｙ?等，２００１）??
图１．２赤霉素生物合成代谢途径（Ｍｅｓｅ」ｏ等，２０１６）??Ｆｉｇ?１．２?Ｐａｔｈｗａｙｓ?ｏｆ?ＧＡｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ａｎｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ?（Ｍｅｓｅｊｏ?等，２０１６）??赤霉素生物合成代谢有两条平行的途径（图１．２），分别是：非１３羟基化??途径和早期１３羟基化途径。〇八１２在〇人２０氧化酶（ＧＡ２０ｏｘ）、ＧＡ３氧化酶（ＧＡ３ｏｘ）??的催化下，经过一系列不同的反应最终形成具有活性的ＧＡ，而有活性赤霉素被??ＧＡ２氧化酶（ＧＡ２ｏｘ）羟基化后，将转变为不具有生物活性的形式（Ｈｅｄｄｅｎａｎｄ??Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，?２０００）。／＾（ｐａｒｔｈｅｎｏｃａｒｐｉｃ?ｆｒｕｉｔ）是番祐的一个天然单性结实的隐性突变??体。研究发现；ｘｉｆ突变体花蕾期ＧＡ２Ｃ，ＧＡ８，?ＧＡｕ?ＧＡ５含量均显著高于野生型，??说明；主要通过早期１３羟基化途径进行赤霉素合成代谢。野生型番茄子房中??编码ＧＡ合成重要酶ＧＡ２０氧化酶的基因表迖量在开花前一直保持较??低的水平，授粉后其表达水平才逐渐上调，但在突变体未授粉子房中，??ＧＸ２（ｔｏ．ｖｉ持续大量表迖，导致了其天然单性结实的表型（Ｏｌｉｍｐｉｅｒｉ等，２００７）。??ｐａｆ－２突变体未授粉的子房中ＧＡ２０ｏｘ的活性升高，导致活性赤霉素的前体ＧＡ２０??大量枳累
ｑｕａｄｒｕｐ丨ｅ－ＤＥＬＬＡ?（ｑｕａｄ）、ｇｌｏｂａ！?（ｇｌｏｂ）、ｇａｌ?ｇｌｏｂａｌ?（ｇｇ）去Ｍ后沟能皁‘＼ｋ结实。资??研究发现，拟南芥通过两条途径（依赖ＤＥＬＬＡ蛋白或不依赖ＤＥＬＬＡ蛋白）来??调控果实发育（图１．３）。ＤＥＬＬＡ和ＳＰＴ?（连同未知因子Ｘ）在受精前充当果??实生长阻遏物。受精后，胚珠产生的生长素信号诱导ＧＡ生物合成，促进两种??途径：１）形成ＤＥＬＬＡ－ＧＡ－ＧＩＤ１复合物，促进ＤＥＬＬＡ蛋白被２６Ｓ蛋白酶体介??导的泛素化降解，从而促进果实生长；２）?ＳＰＴ是此过程的重要元件。当赤霉素??存在时，ＳＰＴ的抑制作用减轻，此时与ＳＰＴ结合的未知蛋白Ｘ?（ＤＥＬＬＡ类似蛋??白）解离，被２６Ｓ蛋白酶体所降解，从而解除它们对子房发育的抑制作用（Ｆｕｅｍｅｓ??等，２０１２ａ）?〇??Ｆｒｕｉｔ?Ｆｒｕｉｔ?＼?ｊ?ｉ??ｇｒｏｗｔｈ?Ａｕｘｉｎ?ｇｒｏｗｔｈ??ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ?■?ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ?＾?ｆ??图１．３拟南芥果实发育过程中赤霉素信号转导模式图（Ｆｕｅｎｔｅｓ等，２０１２ａ）??Ｆｉｇ?１．３?Ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ＧＡ?Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ?ｄｕｒｉｎｇ?Ｆｒｕｉｔ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?（Ｆｕｅｎｔｅｓ?等
【参考文献】：
期刊论文
[1]细胞分裂素研究进展及其在作物生产中的应用[J]. 樊彪,赵江哲. 浙江农业科学. 2017(08)
[2]杧果乙烯抑制剂的筛选及其采后保鲜效果研究[J]. 宋康华,贾志伟,谷会,常金梅,张鲁斌. 热带作物学报. 2016(09)
[3]植物Polycomb Group功能研究进展[J]. 胡博,金璐,周雅智,阮颖. 湖南农业科学. 2014(09)
[4]枣树环剥提高坐果率技术[J]. 吴国林,杨俊强,杨自民. 山西果树. 2011(03)
[5]温度和果实发育与茄子单性结实的关系研究[J]. 李冰,潘秀清,武彦荣,高秀瑞. 华北农学报. 2008(06)
[6]茄子单性结实基因的遗传分析及AFLP分子标记[J]. 刘富中,万翔,陈钰辉,连勇,宋明. 园艺学报. 2008(09)
[7]乙烯信号的接受与转导[J]. 杨迎伍,李正国,张利,陈国平. 植物生理学通讯. 2003(05)
[8]Expression of ipt gene driven by tomato fruit specific promoter and its effects on fruit development of tomato[J]. MAO Zichao, YU Qiuju, ZHEN Wei, GUO Junyi, HU Yuanlei, GAO Yin & LIN ZhongpingCollege of Life Science, Peking University, Beijing 100871, China. Chinese Science Bulletin. 2002(11)
[9]园艺作物单性结实的类型[J]. 陈学好,陶俊,曹碚生. 生物学通报. 2001(09)
[10]柑桔授粉处理和单性结实子房（幼果）内源IAA、ABA和ZT含量的变化[J]. 张上隆,陈昆松,叶庆富,陈大明,刘春荣. 园艺学报. 1994(02)
博士论文
[1]赤霉素诱导葡萄单性结实与促进坐果分子机制的研究[D]. 卢龙.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]不同植物生长调节剂对砀山酥和红星梨单性结实的影响[D]. 张嫚.西北农林科技大学 2018
[2]利用植物生长物质诱导梨单性结实的研究[D]. 许楚楚.浙江大学 2017
[3]环剥与叶面喷氮对红富士苹果叶片营养及果实品质的影响[D]. 赵永桂.西北农林科技大学 2014
[4]茄子温度抗性及单性结实研究[D]. 张雅.浙江大学 2008
本文编号：3129270
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生长素响应模式图（Ｇｒａｙ等，２００１）??Ｆｉｇ?１．１?Ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ａｕｘｉｎ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?（Ｇｒａｙ?等，２００１）??
图１．２赤霉素生物合成代谢途径（Ｍｅｓｅ」ｏ等，２０１６）??Ｆｉｇ?１．２?Ｐａｔｈｗａｙｓ?ｏｆ?ＧＡｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ａｎｄ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ?（Ｍｅｓｅｊｏ?等，２０１６）??赤霉素生物合成代谢有两条平行的途径（图１．２），分别是：非１３羟基化??途径和早期１３羟基化途径。〇八１２在〇人２０氧化酶（ＧＡ２０ｏｘ）、ＧＡ３氧化酶（ＧＡ３ｏｘ）??的催化下，经过一系列不同的反应最终形成具有活性的ＧＡ，而有活性赤霉素被??ＧＡ２氧化酶（ＧＡ２ｏｘ）羟基化后，将转变为不具有生物活性的形式（Ｈｅｄｄｅｎａｎｄ??Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，?２０００）。／＾（ｐａｒｔｈｅｎｏｃａｒｐｉｃ?ｆｒｕｉｔ）是番祐的一个天然单性结实的隐性突变??体。研究发现；ｘｉｆ突变体花蕾期ＧＡ２Ｃ，ＧＡ８，?ＧＡｕ?ＧＡ５含量均显著高于野生型，??说明；主要通过早期１３羟基化途径进行赤霉素合成代谢。野生型番茄子房中??编码ＧＡ合成重要酶ＧＡ２０氧化酶的基因表迖量在开花前一直保持较??低的水平，授粉后其表达水平才逐渐上调，但在突变体未授粉子房中，??ＧＸ２（ｔｏ．ｖｉ持续大量表迖，导致了其天然单性结实的表型（Ｏｌｉｍｐｉｅｒｉ等，２００７）。??ｐａｆ－２突变体未授粉的子房中ＧＡ２０ｏｘ的活性升高，导致活性赤霉素的前体ＧＡ２０??大量枳累
ｑｕａｄｒｕｐ丨ｅ－ＤＥＬＬＡ?（ｑｕａｄ）、ｇｌｏｂａ！?（ｇｌｏｂ）、ｇａｌ?ｇｌｏｂａｌ?（ｇｇ）去Ｍ后沟能皁‘＼ｋ结实。资??研究发现，拟南芥通过两条途径（依赖ＤＥＬＬＡ蛋白或不依赖ＤＥＬＬＡ蛋白）来??调控果实发育（图１．３）。ＤＥＬＬＡ和ＳＰＴ?（连同未知因子Ｘ）在受精前充当果??实生长阻遏物。受精后，胚珠产生的生长素信号诱导ＧＡ生物合成，促进两种??途径：１）形成ＤＥＬＬＡ－ＧＡ－ＧＩＤ１复合物，促进ＤＥＬＬＡ蛋白被２６Ｓ蛋白酶体介??导的泛素化降解，从而促进果实生长；２）?ＳＰＴ是此过程的重要元件。当赤霉素??存在时，ＳＰＴ的抑制作用减轻，此时与ＳＰＴ结合的未知蛋白Ｘ?（ＤＥＬＬＡ类似蛋??白）解离，被２６Ｓ蛋白酶体所降解，从而解除它们对子房发育的抑制作用（Ｆｕｅｍｅｓ??等，２０１２ａ）?〇??Ｆｒｕｉｔ?Ｆｒｕｉｔ?＼?ｊ?ｉ??ｇｒｏｗｔｈ?Ａｕｘｉｎ?ｇｒｏｗｔｈ??ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ?■?ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ?＾?ｆ??图１．３拟南芥果实发育过程中赤霉素信号转导模式图（Ｆｕｅｎｔｅｓ等，２０１２ａ）??Ｆｉｇ?１．３?Ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ＧＡ?Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ?ｄｕｒｉｎｇ?Ｆｒｕｉｔ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?（Ｆｕｅｎｔｅｓ?等
【参考文献】：
期刊论文
[1]细胞分裂素研究进展及其在作物生产中的应用[J]. 樊彪,赵江哲. 浙江农业科学. 2017(08)
[2]杧果乙烯抑制剂的筛选及其采后保鲜效果研究[J]. 宋康华,贾志伟,谷会,常金梅,张鲁斌. 热带作物学报. 2016(09)
[3]植物Polycomb Group功能研究进展[J]. 胡博,金璐,周雅智,阮颖. 湖南农业科学. 2014(09)
[4]枣树环剥提高坐果率技术[J]. 吴国林,杨俊强,杨自民. 山西果树. 2011(03)
[5]温度和果实发育与茄子单性结实的关系研究[J]. 李冰,潘秀清,武彦荣,高秀瑞. 华北农学报. 2008(06)
[6]茄子单性结实基因的遗传分析及AFLP分子标记[J]. 刘富中,万翔,陈钰辉,连勇,宋明. 园艺学报. 2008(09)
[7]乙烯信号的接受与转导[J]. 杨迎伍,李正国,张利,陈国平. 植物生理学通讯. 2003(05)
[8]Expression of ipt gene driven by tomato fruit specific promoter and its effects on fruit development of tomato[J]. MAO Zichao, YU Qiuju, ZHEN Wei, GUO Junyi, HU Yuanlei, GAO Yin & LIN ZhongpingCollege of Life Science, Peking University, Beijing 100871, China. Chinese Science Bulletin. 2002(11)
[9]园艺作物单性结实的类型[J]. 陈学好,陶俊,曹碚生. 生物学通报. 2001(09)
[10]柑桔授粉处理和单性结实子房（幼果）内源IAA、ABA和ZT含量的变化[J]. 张上隆,陈昆松,叶庆富,陈大明,刘春荣. 园艺学报. 1994(02)
博士论文
[1]赤霉素诱导葡萄单性结实与促进坐果分子机制的研究[D]. 卢龙.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]不同植物生长调节剂对砀山酥和红星梨单性结实的影响[D]. 张嫚.西北农林科技大学 2018
[2]利用植物生长物质诱导梨单性结实的研究[D]. 许楚楚.浙江大学 2017
[3]环剥与叶面喷氮对红富士苹果叶片营养及果实品质的影响[D]. 赵永桂.西北农林科技大学 2014
[4]茄子温度抗性及单性结实研究[D]. 张雅.浙江大学 2008
本文编号：3129270
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