苹果砧木茎源根系发生中次生代谢、内源激素和转录组差异分析

摘要

植物向重力性定点角（gravitropic setpoint angle，GSAs）是指由植物向重力性所决定的、植物器官在重力（gravity）作用下所保持的角度。植物器官的GSAs范围一般为0-180o，幼苗根的GSA为典型的0o，其茎的GSA为典型的180o。苹果生产应用自根砧木，树体一致性强，果实商品性高，是发达国家主要生产模式，但是自根砧根系浅、固地性差，在我国瘠薄果园土壤上表现欠佳，导致其在我国苹果生产中推广缓慢。因此，进行苹果自根砧不定根向重力性定点角（GSAs）影响因子的研究具有重要的理论和实践意义。
　　本研究前期筛选了3种近缘根性不同苹果自根砧，表现出不同的不定根分支角度，并以此为试材，从植物激素、插穗次生代谢产物分析入手，利用转录组学技术研究插穗中不定根向重力性定点角形成的影响因素，旨在探讨插穗内的次生代谢产物在不定根GSAs发生中的作用。
　　苹果自根砧不定根发生发育过程中，插穗中生长素（auxin）的含量呈先升高再降低的趋势，脱落酸（ABA）和异戊烯基腺嘌呤（iPA）含量总体呈下降趋势，玉米素核苷ZR含量变化趋势呈“W”型，而赤霉素GA3含量则呈“V”型。
　　在不定根GSAs形成时期，深层根型插穗中的内源IAA含量迅速降低，而内源玉米素核苷ZR和赤霉素GA3的含量在深层根型、中间根型和浅层根型插穗中依次降低， IAA/ZR和IAA/GA3则依次升高。
　　苹果自根砧嫩枝扦插插穗的挥发性物质成分主要为酯类化合物（44.34％）和醇类化合物（41.27%）；其中，E-4-己烯-1-醇[4-Hexen-1-ol,(E)-]的相对含量最高，为33.96%，其次是Z-乙酸-3-己烯-1-醇酯[3-Hexen-1-ol, acetate,(Z)-]（20.18%）和甲酸己酯[Formic acid, hexyl ester]（15.11%）。不定根GSAs不同的插穗中，挥发性物质的相对含量不同，尤其E-2-己烯醛[2-Hexenal,(E)-]，随着不定根GSAs的增大，其相对含量逐渐增多。
　　利用Illumina HiSeq2500测序平台，分别对不定根发育过程的3个时期的转录组进行测序分析。测序共获得9个样本的原始reads，总数为36,919,140到38,793,530，每个样品约有24 millionreads与参考基因组比对成功，有效比对率为86.03%-88.87%。不定根GSAs形成时期，基因DFR、HCT1A和CYP78A5等下调，促进了柚皮素、槲皮素等类黄酮化合物和生物碱化合物的合成。

目录

声明

1前 言

1.1 自根砧苗木的在苹果生产上的应用

1.2 植物向重力性定点角

1.3 次生代谢产物和植物激素的关系

1.4 技术手段

1.5 研究目的及意义

1.6 研究的主要内容

1.7 技术路线

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2试验方法

3 结果与分析

3.1不定根不同GSAs的苹果自根砧木株系的筛选

3.2植物激素与苹果自根砧不定根发生的关系

3.3挥发性物质与苹果自根砧不定根发生的关系

3.4苹果自根砧不定根发生过程转录组分析

4 讨论

4.1 苹果自根砧嫩枝扦插繁殖技术研究

4.2 苹果自根砧嫩枝扦插不定根GSAs发生中的激素变化

4.3 插穗次生代谢与不定根GSAs发生的关系

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文和专利