乙烯、油菜素内酯对马铃薯休眠、萌芽的影响

摘要

马铃薯块茎休眠萌芽除受多种外部的因素影响外，还与其内部的遗传基础和代谢活动密切相关。其中，内源激素的代谢改变是重要信号和关键影响因子。目前对影响马铃薯休眠萌芽的内源激素代谢机理尚无系统阐释，激素间相互关系对马铃薯休眠萌芽调控的作用机制不明，导致人工调控马铃薯休眠萌芽相关技术进步迟缓，严重制约了马铃薯的生产、加工及有效利用。
　　本研究通过对项目组前期获得的马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态下的转录组学数据分析发现:IAA、CTK、GA激素信号转导基因在马铃薯萌芽状态时表达量升高，而ABA激素信号转导基因在马铃薯休眠时高表达，还新发现，BR合成关键基因SMO1和BSK在马铃薯萌芽状态中显著上调，抑芽剂处理显著抑制了BR合成和信号转导因子的表达，表明BR与马铃薯萌芽调控有密切关系。对ETH信号转导在马铃薯三个状态下的变化分析发现，ETH信号转导与各内源激素有密切互作关系。
　　为深入探讨BR对马铃薯萌芽作用以及对外界环境的响应情况，初步确定ETH与马铃薯休眠及内源激素间的互作关系，继续开展了以下实验:1.低温处理对温度敏感性不同的马铃薯费乌瑞它和米拉品种，分析BR合成及信号转导通路关键基因的相对表达量变化情况，明确BR对马铃薯休眠萌芽的作用及其信号通路对低温环境的应答;2.采用外源ETH处理，检测马铃薯顶芽组织和顶芽周围薯皮的内源ABA、IAA和CTK激素及其代谢产物含量变化，确定马铃薯休眠萌芽过程中不同部位内源激素代谢水平，探索马铃薯休眠过程中ETH与各内源激素互作关系。相关研究结果如下:
　　(1)BR合成及信号转导基因表达量随马铃薯萌芽而升高，表明BR能够促进马铃薯萌芽;并且发现BR信号转导与温度有密切关系，BR信号转导基因甲基甾醇单加氧酶基因SMO1、信号转导激酶基因BSK和信号激活因子细胞周期蛋白基因CYCD3在不同马铃薯品种中对温度的响应差异显著。
　　(2)ETH信号可抑制马铃薯顶芽组织中ABA分解代谢途径中的红花菜豆酸(PA)还原成二氨红花菜豆酸(DPA)，造成PA在马铃薯芽组织中大量积累，从而导致ABA含量升高;除此之外，外源ETH还能促进马铃薯中反式玉米素（tZ）形成没有活性的反式玉米素-0-葡萄糖基（tZOG），从而降低亿在马铃薯顶芽组织和薯皮含量，进而达到延长马铃薯休眠的效果。
　　(3)外源ETH可以抑制IAA和CTK在芽萌动状态下马铃薯顶芽组织中含量，从而达到延长马铃薯休眠时间的目的。
　　(4)在马铃薯休眠萌芽过程中，ABA和CTK含量变化在顶芽组织和薯皮组织中的趋势相反，证明ABA和CTK在薯皮和顶芽中存在信号反馈调节。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章文献综述

1马铃薯休眠萌芽与激素研究概况

2植物激素代谢及信号转导研究

2．1ETH简介

2．2 BR简介

2．3其他植物激素合成代谢及信号转导途径

3研究目的与意义

第二章马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态下激素信号转导分析

1试验材料和方法

1．1试验材料及样品采集

1．2测序质量评价

1．3基因表达量计算

1．4测序结果的qRT-PCR验证

2结果与分析

2．1 qRT-PCR验证表达谱测序结果准确性

2．2马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中ABA信号转导基因表达

2．3马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中GA信号转导基因表达

2．4马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中LAA信号转导基因表达

2．5马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中CTK信号转导基因表达

2．6马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中ETH信号转导基因表达

2．7马铃薯休眠、萌芽和抑芽剂处理状态中BR信号转导基因表达

3讨论

第三章BR相关基因在低温调控马铃薯休眠萌芽中的响应分析

1材料与方法

1．1试验材料和试剂

1．2试验方法

1．3 qRT-PCR测定基因表达量变化

2结果与分析

2．1费乌瑞它和米拉芽长测定

2．2油菜素内酯合成基因在两个品种中表达量变化

2．3油菜素内酯信号转导基因在两个品种中表达量变化

2．4油菜素内酯信号激活基因在两个品种中表达量变化

3讨论

第四章外源乙烯处理对内源激素代谢影响

1材料与方法

1．1试验材料

1．2马铃薯贮藏及样品采集

1．3激素含量测定

2结果与分析

2．1外源乙烯对马铃薯休眠影响

2．2外源乙烯对内源ABA含量影响

2．3外源乙烯对内源LAA含量影响

2．4外源乙烯对CTK含量影响

3讨论

第五章结论与展望

1．2 BR相关基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应分析

1．3外源乙烯处理对内源激素代谢影响

2展望

参考文献

致谢

作者简历