牡丹秋季开花过程中生理生化变化及DNA甲基化差异

摘要

[目的]牡丹花期短而集中,为探究牡丹秋季开花机制,研究牡丹秋季开花过程中赤霉素和DNA甲基化的作用.[方法]以河南洛阳露地栽培的春秋二季开花牡丹品种'户川寒'为试验材料,2019年9月中旬试验材料自然落叶前,平均分为4组,对照组无脱叶无药剂处理,3个处理组分别经脱叶、脱叶+650 mg·L-1赤霉素(GA3)、脱叶+500 mg·L-1多效唑(PP333)处理,观察记录各处理组与对照在秋季萌芽、开花过程中的生长发育情况,并测定各处理组生理生化及基因组DNA甲基化状态.[结果]1)4组牡丹'户川寒'均能在秋季萌动、开花,但施加处理能够促进秋季二次萌动开花提前且增加开放整齐度,其中脱叶+650 mg·L-1 GA3处理促进萌动和花朵开放作用最佳,在处理后11天时萌动率已达81.4％,并于42天时进入初花期,初花期时间较对照组提前30天.2)脱叶+650 mg·L-1 GA3、脱叶、脱叶+500 mg·L-1 PP333都促进了'户川寒'秋季较快较整齐地萌芽和生长,且对开花的加速作用依次降低,说明脱叶能够促进芽的萌动和生长,施加GA3具有叠加促进效应,PP333会一定程度抵消脱叶产生的促进效应.脱叶在短时间内发挥了对GA3、GA4含量的抑制作用后,又使芽内GA3、GA4的含量升高而ABA含量下降,施加GA3后加强了GA3、GA4含量升高和ABA含量下降的强度,且延长了GA3、GA4含量上升期,而施加PP333表现出相反的作用.3)芽萌动开花伴随大量淀粉和可溶性糖消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动.4)MSAP检测结果显示,在整个试验期间'户川寒'DNA总甲基化的变化范围为57.3％～72.4％,开始萌动前达到DNA甲基化的最高水平,之后逐渐下降.以对照1天时状态为基准,对比其甲基化状态与各处理不同时期甲基化状态发现,处理组甲基化状态变化更活跃,且集中为去甲基化和超甲基化2种模式.各处理组去甲基化率随时间推移增加,且都高于对照组同一时期的去甲基化率,推测去甲基化率高可能更有利于'户川寒'秋季萌动.[结论]牡丹'户川寒'能够在秋季自然萌动开花,脱叶能促进内源GA3合成,结合外施GA3的叠加效应,使体内GA3增加并抑制ABA,促进其秋季提前萌动二次开花,且花期整齐,外施PP333一定程度抵消了脱叶引起的内源GA3的合成促进作用.芽从萌动到开花伴随着大量糖类物质消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动.牡丹'户川寒'可自我调控相关DNA序列CG位点的甲基化状态,从而诱导其花芽在秋季萌动,施加处理可能会提前触发这一调控过程,其中DNA去甲基化率高更可能促进秋季萌动、开花.