影响芍药花茎机械强度的生理机制研究

摘要

芍药是近年来新兴的用于婚庆场合的高档鲜切花。芍药切花栽培与传统园林观赏栽培具有较大的差异，在园林观赏中，花茎弯曲是一个优良的观赏性状，具有人文气息;而在芍药切花栽培中则要求花茎粗壮、直立，不允许花茎弯曲。如何改善芍药花茎栽培性状，提高花茎品质是目前我国芍药切花栽培中急需解决的重要问题。花茎机械强度的强弱是评判花茎直立程度的主要技术指标，系统研究影响芍药花茎机械强度的生理机制并进行调控，对于改善芍药花茎品质，提高切花生产水平具有十分重要的理论与实践意义。本研究以生产上主栽的芍药品种为材料，将芍药机械强度进行动态聚类，研究了芍药品种矿质元素成分及含量、细胞壁化学成分等对机械强度的影响，分析了机械强度强弱与花茎蛋白表达差异的关系，探讨了喷Ca对芍药花茎机械强度的影响及其生理机制，主要结果如下: 1、通过动态聚类的方法可将芍药品种按花茎机械强度分成三类，即高机械强度类、中等机械强度类和低机械强度类，各类型间茎粗和茎重差异达极显著水平，花重达显著水平，株高差异不显著。相关分析表明，花茎机械强度与茎粗、茎重呈显著正相关，与低机械强度类品种的花重呈显著负相关。 2、芍药花茎中Ca、K、Mg、Cu、Zn和Si的含量均表现为高机械强度类品种＞中等机械强度类品种＞低机械强度类品种，而Fe和Mn的含量却与之相反。其中，Ca、K、Mg和Si的含量差异在三类品种间达显著水平，相关分析表明，高机械强度类芍药品种花茎机械强度与Ca、K、Si三种元素的含量呈极显著正相关，中等及低机械强度类品种花茎机械强度则与Ca和Si两种元素含量的相关性达极显著。花茎机械强度与Cu的含量呈正相关，且与中等机械强度品种显著相关，花茎机械强度与Mg、 Fe、Mn、Zn四种元素含量的相关性类型间差异较大。 3、通过对三个不同机械强度品种‘大富贵’、‘杨妃出浴’和‘红银针’花茎细胞壁化学成分分析表明，高机械强度芍药品种的纤维素、木质素、原果胶含量均较低机械强度品种高，而水溶性果胶含量则相反。相关分析表明，花茎机械强度与其木质素含量、原果胶含量均呈极显著正相关，与纤维素含量、水溶性果胶含量呈显著负相关。现蕾后0-7天以及14-21天，花茎机械强度与纤维素含量、水溶性果胶含量均呈正相关，与木质素含量和原果胶含量呈负相关;现蕾后28-35天，与木质素含量达显著相关，与水溶性果胶含量显著负相关。 4、对比分析‘桃李艳妆’（高机械强度）和‘粉池滴脂’（低机械强度）花茎的蛋白表达差异发现，在可重复检测到的1700多个蛋白点中，有53个点差异显著，其中35个蛋白质在‘桃李艳妆’花茎中的表达高于‘粉池滴脂’，18个蛋白质在‘桃李艳妆’中的表达低于‘粉池滴脂’。运用质谱技术对53个差异表达蛋白点进行鉴定，结果表明其中23个蛋白点涉及糖类和能量代谢、蛋白质合成代谢和加工修饰、信号转导、防御与应激响应等生命活动过程。进一步对差异表达蛋白开展功能分析，结果发现芍药花茎机械强度与肉桂醇脱氢酶(CAD)、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)等密切相关。 5、喷钙能显著提高花茎中钙的含量和机械强度，喷钙后花茎中纤维素、木质素及果胶含量均较对照显著增加，水溶性果胶含量较对照显著降低，其中顶部花茎纤维素较对照增加了28.5％，增幅最大。相关分析表明，顶部花茎机械强度与纤维素、木质素、原果胶以及总果胶含量正相关，与水溶性果胶含量负相关。喷钙处理较对照使芍药叶片最大净光合速率提高24.6％，光饱和点增加7.5％，光补偿点降低低34.5％;总体而言，喷钙增强了芍药叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率，至处理28 d时，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用率较对照分别增加29.6％、55％、20％和7.6％。

目录

摘要

缩略词表

第一章 文献综述

1 植物茎秆理化特性与其机械强度关系

1．1 植物茎秆形态结构与其机械强度的关系

1．2 植物茎秆化学成分与其机械强度的关系

2 植物茎秆机械强度相关分子生物学研究

2．1 纤维素合成相关基因及调控

2．2 木质素合成相关基因及调控

2．3 植物蛋白质组学研究概述

3 芍药花茎的生长发育及调控研究

4 本研究的目的与意义

第二章 芍药花茎生长形态指标与机械强度的关系

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 方法

2 结果与分析

2．1 芍药品种花茎机械强度聚类分析

2．2 不同花茎机械强度类型芍药品种生长指标的差异

2．3 变异系数

3 讨论

3．1 芍药品种花茎机械强度的差异

3．2 芍药各生长指标对花茎机械强度的影响

3．3 不同机械强度类芍药花茎形态特征变异系数分析

第三章 芍药花茎矿质元素含量与机械强度的关系

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

2 结果与分析

2．1 不同花茎机械强度类型芍药品种主要矿质元素含量的差异

2．2 变异系数

3 讨论

3．1 芍药花茎机械强度与矿质元素含量的关系

3．2 不同机械强度类芍药花茎矿质元素含量变异系数分析

第四章 芍药花茎细胞壁化学成分与机械强度的关系

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 花茎粗度及重量的测定

1．3 机械强度的测定

1．4 芍药花茎细胞壁主要成分含量测定

1．5 数据处理

2 结果与分析

2．1 三个芍药品种花茎发育过程中机械强度的变化比较

2．2 三个芍药品种花茎发育过程中其生长指标的变化比较

2．3 芍药花茎发育过程中细胞壁化学成分的动态变化

2．4 影响芍药花茎机械强度各因素相关性分析

3 讨论

3．1 芍药花茎发育过程中机械强度与其生长指标的关系

3．2 芍药花茎发育过程中机械强度与其细胞壁主要成分之间的关系

第五章 芍药花茎蛋白表达差异与机械强度的关系

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 机械强度测定

1．3 试验仪器设备

1．4 试验方法

2 结果与分析

2．1 芍药花茎机械强度差异

2．2 蛋白电泳图谱分析

2．3 差异表达蛋白质的质谱鉴定

2．4 差异表达蛋白功能鉴定及丰度变化分析

3 讨论

3．1 糖类和能量代谢相关蛋白的差异表达

3．2 蛋白质合成、代谢和加工修饰蛋白的差异表达

3．3 信号转导与防御应激反应相关蛋白的差异表达

3．4 其他蛋白的差异表达

第六章 喷钙对芍药花茎机械强度的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 喷钙对芍药花茎品质指标的影响

2．2 喷钙对芍药叶片光合特性的影响

3 讨论

3．1 喷钙对芍药花茎外在品质的影响

3．2 喷钙对芍药叶片光合特性的影响

全文结论

参考文献

附图

致谢

攻读学位期间发表的学术论文等

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