喷施亚精胺对‘长富2号’苹果花芽成花的影响及多胺氧化酶基因家族的鉴定与分析
发布时间：2021-08-07 11:17
富士苹果成花困难,严重制约苹果产业的发展。已有研究表明,外施多胺（Polyamines,PAs）能诱导花芽形成,且在花芽分化过程中亚精胺（Spermidine,Spd）占主导地位,但还未见有关Spd对苹果成花作用机制的报道。为了研究Spd对苹果开花的影响,于盛花期用1×10-5 mol·L-1 Spd处理7年生的‘长富2号’苹果树;测定喷施后短枝顶芽中内源多胺、内源激素的含量以及与多胺、激素和成花相关基因的表达;于第二年统计的成花率。多胺氧化酶（Polyamine oxidase,PAO）作为多胺氧化途径中的分解酶,参与PA末端分解代谢或反向转化,影响PA稳态并调控植物生长发育。本实验通过系统鉴定苹果PAO家族成员相关生物信息,测定其在不同组织和喷施Spd后PAO基因的表达模式,预测其在PA稳态中可能发生的作用,为深入研究其基因功能提供理论基础。研究结果如下:1. 外源喷施Spd后,在花芽分化后期（60-80 d）显著提高了‘长富2号’苹果短枝顶芽内Put和Spd的含量,而显著降低了内源Spm的含量;也观察到GA3的含量...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中内源多胺的水平值是平均值±SE（n=3），*表示P<0.05时的差异显著性，下同Fig.2-1LevelsofendogenousPAinSpd-treatedterminalbudsof‘NagafuNo.2’apple
第二章喷施Spd对‘长富2号’苹果花芽成花的影响132.4.2喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽内源激素的影响我们研究了Spd处理对花芽发育过程中内源GA3、ABA、IAA和ZT浓度的影响。与对照组相比，喷施Spd后，GA3的含量在花芽生理分化前期达到顶峰，之后持续下降，并在30-50d时显著提高了GA3的水平，而在60-80d时，GA3的含量显著低于对照组（图2-2A）。相对于对照，用外源喷施Spd处理的‘长富2号’顶芽中在30d时含有明显更少的内源ABA，而在70d时含有显著更高水平的ABA（图2-2B），在喷施后期ABA含量高于对照。除IAA含量在50d时达到显著；ZT含量在40d时达到显著，IAA和ZT含量的变化在其余时期与对照差异不显著。根据上述结果可以看出，Spd处理对内源激素的影响在不同生理过程中表现出明显的差异性，且GA3和ABA表现出相反的变化趋势。图2-2Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中内源激素的水平Fig.2-2LevelsofendogenoushormonesinSpd-treatedterminalbudsof‘NagafuNo.2’apple2.4.3喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽多胺相关基因的影响如图2-3所示，喷施Spd后，包括MdADC1，MdODC1，MdSPDS1和MdSPDS2在内的PA生物合成基因的转录水平迅速变化。在某些时间点，与未处理的对照相比，经过Spd处理的顶芽中MdADC1表达表现出明显变化。特别是在40、60和70d显著上调，在50d显著下调（图2-3A）。在Spd处理的芽中，40-60d期间观察到MdODC1转录水平显著增加（图2-3B）。同属于MdSPDS基因家族的MdSPDS1和MdSPDS2对Spd处理的反应却不同，外源Spd在40和50d时降低了MdSPDS1的转录水平，但显著提高了MdSPDS2的转录水平；在60-80d，MdSPDS1和MdSPDS2也表现出相反的转录趋势（图2-3C和D）。
西北农林科技大学硕士学位论文14图2-3Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中PA相关基因的表达方式值是平均值±SE（n=3），小写字母（a和b）表示P<0.05时的差异显著性，下同Fig.2-3ExpressionprofilesofPA-relatedgenesin‘NagafuNo.2’appleterminalbudsafterSpdtreatmentValuesaremeans±SE(n=3).Meanslabeledbydifferentlowercaseletters(aandb)aresignificantlydifferent(P<0.05)2.4.4喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽激素相关基因的影响我们对赤霉素生物合成途径中的两个重要合成基因进行了分析。Spd处理的顶芽中MdGA20ox2和MdGA3ox的表达最初显著高于对照组，随后在70和80d下调（图2-4A和B）。另外，与GA分解代谢有关的基因MdGA2ox2的表达水平也很高，其中MdGA2ox2显示出在40-60d的表达显著上调（图2-4C），响应Spd处理。这些数据表明可能存在维持GA稳态的负反馈回路（HeddenandThomas2012）。还分析了几种ABA信号通路中的相关基因，包括ABA生物合成酶家族NCED（Cadmanetal.2006），其中NCED1和NCED3是ABA生物合成中的关键调控因子；ABA信号通路中的主要转录因子ABF3。我们可以看到，外源Spd处理之后，MdNCED1和MdNCED3的表达水平大大增加。MdNCED1表达在40d时达到峰值，MdNCED3水平在80d时最高（图2-4D和E）。相反，MdABF3的表达下降，但差异不显著（图2-4F）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷施GA3和6-BA对“富士”苹果顶芽内源激素及成花成枝的影响[J]. 马玲,张鑫,孟莹,赵静,张满让. 西北植物学报. 2018(05)
[2]苹果YABBY基因家族的鉴定、进化及表达分析[J]. 邵红霞,陈鸿飞,张东,吴海芹,赵彩平,韩明玉. 浙江农业学报. 2017(07)
[3]苹果‘长富2号’开花调控转录因子基因MdSPL6的克隆及表达分析[J]. 樊胜,张岚清,刘柯,雷超,陈欣,姚殿城,张东,韩明玉. 园艺学报. 2016(11)
[4]番茄幼苗盐胁迫响应蛋白质组分析[J]. 王强,王娟,张慧君,李宁,唐亚萍,王柏柯,杨生保,杨涛,帕提古丽,余庆辉. 西北植物学报. 2016(11)
[5]喷施IAA抑制富士幼树花芽孕育的机制[J]. 李有梅,邢利博,张东,申亚文,张松文,韩明玉. 西北农业学报. 2015(04)
[6]梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析[J]. 许园园,蔺经,李晓刚,常有宏. 中国农业科学. 2015(04)
[7]在线固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法同时检测大豆不同部位的4种植物激素[J]. 贾鹏禹,曾明飞,冯乃杰,郑殿峰,孙福东,孙蕊,李朝阳. 分析化学. 2014(12)
[8]内源ABA信号水平动态调控的分子机制[J]. 魏开发,陈娟,陈艳峰,吴凌娟,贾文锁. 遗传. 2012(03)
[9]植物多胺代谢途径研究进展[J]. 刘颖,王莹,龙萃,张志毅,庞晓明. 生物工程学报. 2011(02)
[10]大豆初生幼苗多胺氧化酶活性的细胞化学定位[J]. 覃广泉,何生根,王明祖,林启彬. 热带亚热带植物学报. 2006(04)
博士论文
[1]拉枝角度对苹果生长发育及相关生理特性的影响[D]. 张满让.西北农林科技大学 2013
[2]苹果多胺和脯氨酸合成代谢相关基因的功能鉴定[D]. 王庆莲.山东农业大学 2009
[3]外源NO缓解黄瓜幼苗盐胁迫伤害的生理基础研究[D]. 樊怀福.南京农业大学 2007
硕士论文
[1]菊花花芽分化过程中多胺的代谢机制研究[D]. 郭俊娥.山东农业大学 2014
[2]苹果（Malus domestica Borkh.）花芽生理分化期间多胺与激素的关系[D]. 王晓玲.河北农业大学 2005
本文编号：3327702
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中内源多胺的水平值是平均值±SE（n=3），*表示P<0.05时的差异显著性，下同Fig.2-1LevelsofendogenousPAinSpd-treatedterminalbudsof‘NagafuNo.2’apple
第二章喷施Spd对‘长富2号’苹果花芽成花的影响132.4.2喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽内源激素的影响我们研究了Spd处理对花芽发育过程中内源GA3、ABA、IAA和ZT浓度的影响。与对照组相比，喷施Spd后，GA3的含量在花芽生理分化前期达到顶峰，之后持续下降，并在30-50d时显著提高了GA3的水平，而在60-80d时，GA3的含量显著低于对照组（图2-2A）。相对于对照，用外源喷施Spd处理的‘长富2号’顶芽中在30d时含有明显更少的内源ABA，而在70d时含有显著更高水平的ABA（图2-2B），在喷施后期ABA含量高于对照。除IAA含量在50d时达到显著；ZT含量在40d时达到显著，IAA和ZT含量的变化在其余时期与对照差异不显著。根据上述结果可以看出，Spd处理对内源激素的影响在不同生理过程中表现出明显的差异性，且GA3和ABA表现出相反的变化趋势。图2-2Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中内源激素的水平Fig.2-2LevelsofendogenoushormonesinSpd-treatedterminalbudsof‘NagafuNo.2’apple2.4.3喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽多胺相关基因的影响如图2-3所示，喷施Spd后，包括MdADC1，MdODC1，MdSPDS1和MdSPDS2在内的PA生物合成基因的转录水平迅速变化。在某些时间点，与未处理的对照相比，经过Spd处理的顶芽中MdADC1表达表现出明显变化。特别是在40、60和70d显著上调，在50d显著下调（图2-3A）。在Spd处理的芽中，40-60d期间观察到MdODC1转录水平显著增加（图2-3B）。同属于MdSPDS基因家族的MdSPDS1和MdSPDS2对Spd处理的反应却不同，外源Spd在40和50d时降低了MdSPDS1的转录水平，但显著提高了MdSPDS2的转录水平；在60-80d，MdSPDS1和MdSPDS2也表现出相反的转录趋势（图2-3C和D）。
西北农林科技大学硕士学位论文14图2-3Spd处理后‘长富2号’苹果短枝顶芽中PA相关基因的表达方式值是平均值±SE（n=3），小写字母（a和b）表示P<0.05时的差异显著性，下同Fig.2-3ExpressionprofilesofPA-relatedgenesin‘NagafuNo.2’appleterminalbudsafterSpdtreatmentValuesaremeans±SE(n=3).Meanslabeledbydifferentlowercaseletters(aandb)aresignificantlydifferent(P<0.05)2.4.4喷施Spd对‘长富2号’苹果短枝顶芽激素相关基因的影响我们对赤霉素生物合成途径中的两个重要合成基因进行了分析。Spd处理的顶芽中MdGA20ox2和MdGA3ox的表达最初显著高于对照组，随后在70和80d下调（图2-4A和B）。另外，与GA分解代谢有关的基因MdGA2ox2的表达水平也很高，其中MdGA2ox2显示出在40-60d的表达显著上调（图2-4C），响应Spd处理。这些数据表明可能存在维持GA稳态的负反馈回路（HeddenandThomas2012）。还分析了几种ABA信号通路中的相关基因，包括ABA生物合成酶家族NCED（Cadmanetal.2006），其中NCED1和NCED3是ABA生物合成中的关键调控因子；ABA信号通路中的主要转录因子ABF3。我们可以看到，外源Spd处理之后，MdNCED1和MdNCED3的表达水平大大增加。MdNCED1表达在40d时达到峰值，MdNCED3水平在80d时最高（图2-4D和E）。相反，MdABF3的表达下降，但差异不显著（图2-4F）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷施GA3和6-BA对“富士”苹果顶芽内源激素及成花成枝的影响[J]. 马玲,张鑫,孟莹,赵静,张满让. 西北植物学报. 2018(05)
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[3]苹果‘长富2号’开花调控转录因子基因MdSPL6的克隆及表达分析[J]. 樊胜,张岚清,刘柯,雷超,陈欣,姚殿城,张东,韩明玉. 园艺学报. 2016(11)
[4]番茄幼苗盐胁迫响应蛋白质组分析[J]. 王强,王娟,张慧君,李宁,唐亚萍,王柏柯,杨生保,杨涛,帕提古丽,余庆辉. 西北植物学报. 2016(11)
[5]喷施IAA抑制富士幼树花芽孕育的机制[J]. 李有梅,邢利博,张东,申亚文,张松文,韩明玉. 西北农业学报. 2015(04)
[6]梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析[J]. 许园园,蔺经,李晓刚,常有宏. 中国农业科学. 2015(04)
[7]在线固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法同时检测大豆不同部位的4种植物激素[J]. 贾鹏禹,曾明飞,冯乃杰,郑殿峰,孙福东,孙蕊,李朝阳. 分析化学. 2014(12)
[8]内源ABA信号水平动态调控的分子机制[J]. 魏开发,陈娟,陈艳峰,吴凌娟,贾文锁. 遗传. 2012(03)
[9]植物多胺代谢途径研究进展[J]. 刘颖,王莹,龙萃,张志毅,庞晓明. 生物工程学报. 2011(02)
[10]大豆初生幼苗多胺氧化酶活性的细胞化学定位[J]. 覃广泉,何生根,王明祖,林启彬. 热带亚热带植物学报. 2006(04)
博士论文
[1]拉枝角度对苹果生长发育及相关生理特性的影响[D]. 张满让.西北农林科技大学 2013
[2]苹果多胺和脯氨酸合成代谢相关基因的功能鉴定[D]. 王庆莲.山东农业大学 2009
[3]外源NO缓解黄瓜幼苗盐胁迫伤害的生理基础研究[D]. 樊怀福.南京农业大学 2007
硕士论文
[1]菊花花芽分化过程中多胺的代谢机制研究[D]. 郭俊娥.山东农业大学 2014
[2]苹果（Malus domestica Borkh.）花芽生理分化期间多胺与激素的关系[D]. 王晓玲.河北农业大学 2005
本文编号：3327702
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