【摘要】：黃瓜拉丁文學(xué)名為Cucumis sativus L.(2n=14),屬葫蘆科甜瓜屬,一年生攀援草本植物,是中國(guó)各地夏季主要食用蔬菜之一,也是重要的經(jīng)濟(jì)蔬菜作物之一。本研究以課題組前期構(gòu)建的黃瓜EMS誘變突變體庫(kù)中篩得的矮化突變體Csdw及其野生型為研究材料,通過(guò)表型觀察、細(xì)胞學(xué)觀察、外源激素處理及內(nèi)源激素測(cè)定等生理學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)Csdw的表型進(jìn)行分析,隨后對(duì)黃瓜矮化表型的遺傳特性進(jìn)行了分析,根據(jù)遺傳分析結(jié)果,采用Mutmap和KASP等技術(shù)對(duì)黃瓜矮化候選基因進(jìn)行了鑒定,并利用生物信息學(xué)和轉(zhuǎn)基因等手段對(duì)黃瓜矮化候選基因的序列、表達(dá)量及功能等進(jìn)行了進(jìn)一步的分析,主要研究結(jié)果如下:(1)黃瓜矮化突變體Csdw表型分析結(jié)果表明,矮化突變體Csdw株高為42.4±2.30 cm,野生型植株的株高為150.6±3.20 cm,Csdw的株高顯著低于其野生型;Csdw的平均節(jié)間長(zhǎng)度為2.21±0.25 cm,野生型植株平均節(jié)間長(zhǎng)度為7.50±0.29 cm,Csdw的平均節(jié)間長(zhǎng)度顯著短于其野生型;然而在節(jié)間數(shù)量上Csdw與其野生型均為20個(gè)左右,無(wú)顯著性差異,說(shuō)明Csdw主要是由于平均節(jié)間長(zhǎng)度的縮短使植株表現(xiàn)為矮化表型。(2)細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),與野生型相比,Csdw主莖縱切面細(xì)胞數(shù)目從野生型中的125.7±3.50個(gè)顯著減少為76±3.41個(gè),表明Csdw主莖細(xì)胞的分裂過(guò)程受到了抑制,從而使細(xì)胞數(shù)目減少,影響節(jié)間長(zhǎng)度。(3)不同濃度外源GA_3處理Csdw后使其在株高及平均節(jié)間長(zhǎng)度上得到了一定的恢復(fù),且400 mg.L~(-1)濃度GA_3處理后Csdw的恢復(fù)程度最大。在株高性狀上,Csdw對(duì)照組的株高為42.4±2.30 cm,400 mg.L~(-1)濃度GA_3處理后Csdw的株高為64.2±4.40 cm,相比于Csdw對(duì)照組顯著增加了51.4%,然而卻沒(méi)有恢復(fù)至野生型狀態(tài)(150.6±3.20 cm);在平均節(jié)間長(zhǎng)度上,野生型對(duì)照組平均節(jié)間長(zhǎng)度為7.5±0.29 cm,Csdw對(duì)照組的平均節(jié)間長(zhǎng)度為2.21±0.25 cm,400 mg.L~(-1)濃度GA_3處理后Csdw的平均節(jié)間長(zhǎng)度為3.24±0.08 cm,相比于Csdw對(duì)照組顯著增加了46.6%,同樣沒(méi)有完全恢復(fù)至野生型狀態(tài)。在節(jié)間數(shù)量上,野生型對(duì)照組、Csdw對(duì)照組及處理組均為20個(gè)左右,無(wú)顯著性差異。內(nèi)源激素檢測(cè)結(jié)果表明野生型植株體的內(nèi)源GA_3含量為4.87±0.44ng.g~(-1).FW~(-1),而Csdw的內(nèi)源GA_3含量顯著減少為2.89±0.25 ng.g~(-1).FW~(-1);內(nèi)源BR、IAA及ZR含量在野生型和Csdw間均表現(xiàn)無(wú)差異。此外,不同濃度外源BR和IAA處理后Csdw沒(méi)有出現(xiàn)任何恢復(fù)現(xiàn)象,說(shuō)明Csdw對(duì)外源激素BR和IAA的處理不敏感。綜上結(jié)果說(shuō)明Csdw對(duì)于GA_3外源激素處理具有一定的敏感性且體內(nèi)GA_3含量顯著低于野生型。(4)遺傳分析表明Csdw突變體矮化表型為單基因隱性遺傳。利用全基因組重測(cè)序技術(shù)將黃瓜矮化突變體基因定位在了黃瓜基因組的第3染色體,后續(xù)KASP基因分型技術(shù)檢測(cè)結(jié)果表明Csa3G872760包含的SNP基因型與F_2單株表型共分離,表明Csa3G872760為調(diào)控黃瓜矮化表型的候選基因。膜蛋白預(yù)測(cè)及進(jìn)化樹(shù)分析結(jié)果表明Csa3G872760編碼CLAVATA1型類(lèi)受體蛋白激酶,因此將Csa3G872760命名為CsCLAVATA1。CsCLAVATA1在黃瓜野生型植株不同部位中均可表達(dá),且在莖中的表達(dá)量顯著低于野生型。(5)利用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的花序浸染法將連有CsCLAVATA1目的片段的RNAi載體PTCK303-CsCLAVATA1轉(zhuǎn)化哥倫比亞野生型擬南芥,通過(guò)潮霉素抗性篩選及PCR鑒定共獲得5個(gè)轉(zhuǎn)基因株系。通過(guò)比較擬南芥野生型及5個(gè)純合轉(zhuǎn)基因株系的生長(zhǎng)勢(shì)發(fā)現(xiàn),定植后17-38 d,轉(zhuǎn)基因株系的株高均顯著高于野生型,而隨著時(shí)間的推移,轉(zhuǎn)基因株系植株的株高與野生型的株高漸漸趨于一致。通過(guò)比較轉(zhuǎn)基因株系與野生型的抽薹時(shí)間發(fā)現(xiàn)所有轉(zhuǎn)基因株系植株較野生型提前6 d進(jìn)入抽薹期。不僅如此,野生型中的莖生葉側(cè)枝數(shù)為4條左右,5個(gè)轉(zhuǎn)基因株系的莖生葉側(cè)枝數(shù)量均為6條以上,最多達(dá)9條,轉(zhuǎn)基因株系的莖生葉側(cè)枝數(shù)量相比于野生型顯著增加。此外,掃描電鏡觀察頂端花序大小結(jié)果表明,野生型植株中的頂端花序平均直徑為1.5 mm,轉(zhuǎn)基因株系的頂端花序平均直徑均為2 mm以上,最大的接近4 mm,因此轉(zhuǎn)基因株系的頂端花序較野生型顯著增大。與CsCLAVATA1同源性最高的擬南芥基因(LOC9329593)在轉(zhuǎn)基因株系中的表達(dá)量較野生型明顯下調(diào)了3.13倍以上,說(shuō)明了干擾載體在擬南芥轉(zhuǎn)基因株系中發(fā)揮了抑制同源基因表達(dá)的作用。上述研究結(jié)果表明CsCLAVATA1參與調(diào)節(jié)了植物體SAM的生長(zhǎng)發(fā)育。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S642.2

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1 周航;王京文;徐文;;設(shè)施黃瓜施用鉀肥效果試驗(yàn)[J];杭州農(nóng)業(yè)科技;2007年01期

2 孫健;李W

本文編號(hào)：2760575