外源赤霉素和多效唑对桃节间长度及赤霉素代谢基因表达影响

摘要

桃(Prunus persica)原产于我国，人工栽培历史悠久。我国桃树栽培品种营养生长旺盛,增加了修剪及生长调节剂的施用等果园劳动量的投入，对桃树株高进行合理调控对优化果园生产效率显得尤为重要。赤霉素为调控植物生长的重要激素，其生物合成途径中主要涉及的合成酶类有KO、GA3-ox、GA20-ox，降解酶为GA2-ox;另外赤霉素信号传导路径中DELLA蛋白、GID1c、SLY1和ERF11转录因子等对植物节间长度具有重要的调节作用。目前上述酶及蛋白基因虽在许多植物上已有深入研究，但在桃树中研究较少。本研究首先选取31个桃品种为材料进行GA3和PBZ处理，通过生长量与节间长度的测量，对不同桃品种对外源GA3和PBZ的敏感性进行分析;并从中选取敏感性适中品种‘黄水蜜’桃为试验材料，对其进行外源GA3和PBZ处理，对其枝条生长过程中叶片部位的GA合成代谢酶活性测定，并利用QRT-PCR技术对GA3合成与代谢途径和信号传导途径中关键基因表达量进行测定，以期为开展桃树基因工程技术调控桃树株高提供理论基础。主要研究结果如下:
　　1.确定了不同桃品种（系）对外源GA3和PBZ的敏感性。对桃幼树新梢叶面分别喷施PBZ和GA3，以喷清水作为对照，对不同处理的枝条初期生长量、枝条总生长量、节间长度进行测量，并对31个品种对外源激素的敏感指数进行聚类分析。结果表明，与对照相比，外源GA3处理后3个生长指标均值均增大，PBZ处理后3个生长指标均值均减小。聚类分析结果表明，在对外源GA3的敏感性上，‘特早红’、‘中桃5号’、‘北京9号’3个品种（系）聚为一类，属敏感性较高的品种，‘春美’、‘大久保’等20个品种（系）聚为一类，属敏感性较低的品种;在对外源PBZ的敏感性上，‘永莲水蜜’、‘中农金辉’等15个品种（系）聚为一类，属敏感性较高品种，‘红花山桃’、‘春美’等6个品种（系）聚为一类，属敏感性较低品种。
　　2.筛选出了在在外源GA3和PBZ处理下桃嫩梢和叶片组织中稳定表达的内参基因。对‘黄水蜜’桃进行外源GA3和PBZ处理后，运用qRT-PCR技术对不同处理嫩梢和叶片组织检测10个常用内参基因的表达情况。综合分析结果显示，选取18s rRNA作为内参基因较为适宜。
　　3.测定了‘黄水窒’桃在外源GA3和PBZ处理后的新梢生长和节间长度变化。对‘黄水蜜’桃分别喷施GA3、PBZ，以清水为对照，对其新稍生长及节间长度进行测量。结果表明，外源GA3处理可有效增加新稍生长量和节间长度，PBZ处理则显著抑制了新稍生长。在PBZ处理后17d对桃树进行喷施外源GA3可有效恢复其新稍生长。
　　4.测定了‘黄水蜜’桃在外源GA3和PBZ处理下叶片中GA合成代谢中酶活变化。结果表明，在外源GA3处理下，GA合成代谢酶KO、GA20-ox、GA3-ox活性在处理后呈下降趋势，并于后期增加，表明GA合成酶参与GA负反馈调节。在PBZ处理后，KO酶活性在处理5d后活性下降，GA20-ox和GA3-ox活性相比对照则在处理后8h表现出活性下降趋势;GA2-ox在PBZ处理后酶活性与对照相比变化完全一致，该结果表明PBZ是通过抑制GA合成路径中关键酶活性来对植物茎伸长生长起到抑制作用。
　　5.检测了不同处理下‘黄水蜜’桃嫩梢和叶片中GA合成代谢及信号传导路径中基因的表达量。结果表明，外源GA3处理后GA合成代谢酶KO、GA20-ox、GA3-ox和GA2-ox基因表达量同样参与GA反馈调节;DELLA和SLY1基因表达量在外源GA3处理及外源GA3对PBZ逆转处理过程中，嫩梢和叶片组织中均表现出前期被抑制，后期迅速增加趋势;GID1c基因则在嫩梢和叶片组织中表达量变化不同，嫩梢组织中在外源GA3处理后，该基因表达量前期被抑制，而叶片中其处理后表达量全时期均高于对照;而在外源GA3对PBZ逆转处理过程中GID1c基因在嫩梢中表达明显上调，在叶片中表达量下调，表明该基因为响应GA信号后对桃枝条生长的关键基因。PBZ处理后KO和GA20-ox基因在不同组织中后期表达量下调，尤其在叶片中表现最为明显，GA3-ox基因在嫩梢组织中前期表达量明显下调;GID1c、SLY1和ERF11基因在PBZ处理后其表达量在不同组织中同样表现出略微下调趋势，综合以上结果表明，PBZ在基因水平上主要通过降低GA合成及信号传导路径中关键基因的表达量来抑制植物伸长生长。

目录

声明

致谢

缩略词Abbreviation

摘要

第一章 文献综述

1．3 桃树矮化栽培的途径

2 赤霉素对植物株高的调控机理研究现状

2．1 赤霉素的发现及其化学结构

2．2 赤霉素生物合成路径及过程中关键酶及基因

2．3 赤霉素信号传导路径

3 研究目的及意义

第二章 31个桃品种(系)幼树对外源GA3和PBZ的敏感性分析

1 引言

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 方法

2．3 生长指标测量

2．4 数据处理方法

3 结果与分析

3．1 31个桃品种(系)对外源GA3和PBZ的反应

3．2 不同桃品种(系)对外源GA3和PBZ的敏感性分析

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．2 结论

第三章 外源GA3和PBZ处理对桃节间长度影响及GA代谢基因表达分析

1 引言

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 方法

3 结果与分析

3．1 总RNA质量和浓度检测

3．2 不同处理后桃荧光定量内参基因的选择

3．3 外源GA3和PBZ处理对‘黄水蜜’桃新稍生长及节间长度影响

3．4 外源GA3处理对PBZ的逆转过程中‘黄水蜜’桃的影响

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．2 结论

参考文献