光周期对芥蓝生长发育的影响及相关基因的表达分析

发布时间：2018-03-31 23:04

本文选题：芥蓝　切入点：光周期　出处：《福建农林大学》2017年硕士论文

【摘要】：芥蓝(Brassica alboglabra L.)是十字花科芸薹属甘蓝类一年生或二年生蔬菜。'福州黄花芥蓝'为福建省特色品种,以嫩茎叶为主要食用器官。目前针对黄花芥蓝生长发育及品质方面的研究还没有开展,其工厂化栽培也受到影响。水培是工厂化蔬菜生产的重要模式,光照与营养液配方是重要的制约因子。光周期作为光照因素之一,对蔬菜的生长发育和品质形成都具有调节作用。本文以福州特色黄花芥蓝作为实验材料,采用LED植物灯作为光源,研究不同水培配方和光周期对其生长发育和品质形成的影响,筛选出最适合芥蓝生产栽培的营养液和光周期,为芥蓝优质生产栽培的光照环境调控提供理论基础;鉴于隐花色素CRY在光形态建成中的重要作用,获得隐花色素相关基因序列,对其进行生物信息学分析,并测定其在不同光周期下的表达变化,初步明确隐花色素在光周期调控芥蓝形态建成中的作用。1、芥蓝水培营养液配方筛选10 d芥蓝苗在7种不同水培配方营养液(F1:华南农业大学叶菜A配方;F2:华南农业大学叶菜B配方;F3:1/2剂量的Hoagland和Armon通用配方;F4:法国国家农业研究所好酸性植物通用配方;F5:法国国家农业研究所好中性植物通用配方;F6:日本山崎配方1;F7:日本山崎配方2)中处理30d后,发现不同营养液配方下芥蓝都可正常生长,形态上存在差异。植株叶片数量较多的为F6和F7,多数已达到5片真叶,其他处理的植株最多只有4片真叶;F4、F5、F6配方中芥蓝的株高差异不大,但都属于优势配方,最小为F3;F7配方中芥蓝株幅最高,其次是F2、F4、F6,最小为F3;F6配方中芥蓝的茎粗值和生物重最大,F3最小。不同水培营养液配方处理下,芥蓝的根系总长中F2、F6的高于其他处理,最短为F1;根系的总投影面积中,F5最大,其次是F4、F6,最小为F7;根系表面积中F2最大,其次是F3、F6。从根系情况来看,F6的整体情况要优于其他处理配方下生长的芥蓝。结果表明,F6号配方在各项指标中属于优势配方,并且其所需大量元素种类及用量最省,所以筛选出最适合芥蓝生长的水培配方是F6号,即日本山崎配方1,并用于后续试验。2、光周期对芥蓝生长发育的影响水培芥蓝在两种组合光(白光W;红蓝光RB)下经不同光周期(长日照16L/8D;中日照12L/12D;短日照8L/16D)处理,发现随着光照长度的延长,不论是白光还是红蓝光处理,芥蓝的鲜重、冠幅、茎粗都增加;而芥蓝株高的变化与所用组合光的配比有关,白光下株高随着光照时间的延长而增加,红蓝光下的株高则没有表现出与光周期的相关性。在白光与红蓝光的不同光周期下,随着光照长度的延长,芥蓝的根系总长与根系表面积也都不断增加,白光光周期较红蓝光光周期的增量大。三种光周期对PSⅡ反应中心都没有明显破坏,qN值上升不明显,表明芥蓝光合机构的损伤较小,并未导致热耗散大量增加。综合衡量各项指标,筛选出LED光源下适合芥蓝生长的光周期为W16L/8D。3、光周期对芥蓝品质的影响不同光周期处理黄花芥蓝30 d后,进行品质相关指标的分析,发现芥蓝中芥子油苷的种类为脂肪类与吲哚类,不同光周期条件下芥蓝脂肪类芥子油苷的含量影响不显著,吲哚类芥子油苷含量对光周期的响应则与光照配比有关,W12L/12D时吲哚类芥子油苷含量最高,W16 L/8 D最低,而在RB16 L/8 D下吲哚类芥子油苷含量最低。与芥子油苷不同,延长光照有利于对芥蓝多酚含量的积累,并且白光长光照条件W16 L/8 D比红蓝光RB16 L/8 D光照条件更有利于芥蓝多酚含量的积累。植物利用抗氧化物质将自由基清除的能力或还原Fe3+的能力反映出植物的抗氧化能力,本试验通过ABTS、DPPH和FRAP三种方法来检测不同光周期处理后芥蓝的抗氧化能力。ABTS法和DPPH主要反映植物清除自由基的能力,FRAP法主要反映植物三价铁的还原能力。三种方法的结果均表明延长光照时间可以提高芥蓝的抗氧化能力,这种促进作用在W16L/8D条件下比RB16L/8D更加明显。在短日照条件RB8 L/16 D下,红蓝光更有利于芥蓝抗氧化能力的提高。综合分析各项指标后,最适合芥蓝品质形成的光周期为W16 L/8 D。4、芥蓝CRY基因的生物信息学分析及其表达检测利用芥蓝转录组数据经比对分析后获得芥蓝中存在1条CRY1,2条CRY2和3条CRY3。生物信息学分析结果表明,CRY1和CRY2定位在核内,参与植物的光形态建成,CRY3定位在叶绿体和线粒体中,功能不明确。利用qRT-PCR分析芥蓝CRY1和CRY2在不同光周期处理后的表达水平,发现CRY1均在12L/12D时的表达量最高,可能是由于短光照不能促进CRY1的表达,长日照会抑制CRY1的表达。CRY2在白光光周期和红蓝光光周期下表现出截然相反的趋势,白光下CRY2的表达水平随着日照长度的延长而增强,在红蓝光下则相反。分析白光和红蓝光的光谱后可知,白光下蓝光比例高,红蓝光下蓝光的比例低,CRY2在白光和红蓝光光周期下截然相反的趋势可能是与蓝光在各组合光中的比例有关,即高比例蓝光下CRY2的表达随着光照时间的延长而增强,低比例蓝光下CRY2的表达随着光照时间的延长而增强。这也与不同光周期下芥蓝株高的变化特点相似,说明光周期对植物形态建成的影响与其配比有关。
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【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S635.9

【参考文献】