發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 13:44

【摘要】：薄皮甜瓜(Cucumis melo var.makuwa Makino)是重要的園藝作物,具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但在甜瓜實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)了如連作障礙、土傳病害等問題,造成其產(chǎn)量下降,品質(zhì)降低,嫁接是目前防治主要病害最有效的方法之一。但甜瓜嫁接苗培育中也存在著成本升高、培育周期長等現(xiàn)象。已有研究表明,施用外源植物生長調(diào)節(jié)劑可以有效促進(jìn)嫁接苗愈合,縮短嫁接愈合期,提升嫁接苗質(zhì)量。但是,有關(guān)外源施用植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控嫁接愈合的生理及分子機(jī)制尚不清楚。因此,本試驗(yàn)蘸取清水的嫁接苗為對照,以外源施用NAA(萘乙酸)的嫁接苗為處理,薄皮甜瓜‘銀泉一號’為接穗,白籽南瓜‘圣砧一號’為砧木,采用頂端貼接法嫁接。首先,利用石蠟切片的技術(shù)篩選愈合過程中三個(gè)關(guān)鍵時(shí)期(隔離層期、愈傷組織形成期,維管束橋形成期)。其次,利用實(shí)時(shí)熒光定量(qRT-PCR)技術(shù)和測定生理生化指標(biāo),明確外源施用NAA對薄皮甜瓜嫁接苗愈合關(guān)鍵時(shí)期主要保護(hù)性酶活性、內(nèi)源激素含量及其相關(guān)基因表達(dá)的影響,并利用RNA-Seq技術(shù),來探析外源施用NAA對薄皮甜瓜嫁接苗愈合關(guān)鍵時(shí)期主要代謝途徑及差異表達(dá)基因的影響,以期能夠系統(tǒng)分析外源NAA調(diào)控甜瓜嫁接愈合的生理及分子機(jī)制,為進(jìn)一步提高嫁接效率提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1.外源施用NAA對薄皮甜瓜嫁接苗愈合過程中組織學(xué)變化的影響:通過石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn),對照植株在嫁接后第2 d形成隔離層,第6 d后形成愈傷組織,第9 d后形成新的維管束橋,完成愈合過程。外源NAA處理對薄皮甜瓜嫁接苗愈合過程中隔離層的形成無明顯影響,但愈傷組織和維管束橋形成期均比對照提前1d。表明外源NAA處理能夠有效地促進(jìn)薄皮甜瓜嫁接苗愈合。2.外源施用NAA對薄皮甜瓜嫁接苗愈合過程中相關(guān)酶活性及其相關(guān)基因表達(dá)的影響:薄皮甜瓜嫁接苗愈合過程中,外源NAA處理后SOD、POD酶活性呈先升高后降低的趨勢,在愈傷組織形成期達(dá)到最高值,且酶活性顯著高于對照,PAL酶活性在愈合過程中均高于對照,且在維管束橋形成時(shí)期達(dá)到最高值。PPO酶活性在隔離層形成期顯著高于對照,隨后其活性略低于對照,但差異不顯著。除CmPOD外,外源NAA處理能夠顯著提高CmFe-SOD、CmCu-Zn-SOD、CmMn-SOD、CmPPO相對表達(dá)量,且其變化趨勢與酶活性基本一致。表明外源施用NAA誘導(dǎo)了關(guān)鍵酶相關(guān)基因的表達(dá),從而使酶活性升高,促進(jìn)愈合過程。3.外源施用NAA對內(nèi)源激素含量及生長素合成相關(guān)基因的影響:外源施用NAA后,除GA_3外,IAA、ZR、ABA三種激素含量在愈傷組織和維管束橋形成期均顯著高于對照。且在隔離層形成時(shí)期誘導(dǎo)了CmYUC10的表達(dá),在愈傷組織形成時(shí)期誘導(dǎo)了CmYUC4、CmYUC6基因的表達(dá),而CmYUC8在嫁接愈合整個(gè)過程中的表達(dá)量均高于對照,并且在愈傷組織形成期顯著高于對照。表明外源施用NAA顯著提高了植物激素的含量,并在愈合過程中誘導(dǎo)了生長素合成基因的表達(dá),促進(jìn)愈傷和維管束橋的發(fā)育。4.外源施用NAA對薄皮甜瓜轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征的影響:在南瓜和甜瓜基因組中共檢測了20996個(gè)基因,經(jīng)過差異基因的篩選,在對照中共篩選出532個(gè)差異基因,外源NAA處理后共篩選出4212個(gè)差異基因。然后對差異基因進(jìn)行GO、KEGG分析,發(fā)現(xiàn)在甜瓜和南瓜基因組中基因富集最多的是植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和木質(zhì)素合成途徑。并且這兩條途徑與愈合過程緊密相關(guān)。外源施用NAA后在嫁接后期四種激素(IAA、ABA、GA_3、ZR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)高于對照,變化趨勢與激素含量變化趨勢基本一致,在嫁接初期,對照嫁接苗與木質(zhì)素合成相關(guān)基因表達(dá)量高于NAA處理,而在愈合后期則相反。表明外源施用NAA后差異基因數(shù)量增多,參與的代謝活動更多,為愈合過程提供更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S652
【圖文】：

前言DIFIFENTIATION 1（WIND1）激活周圍傷口，WIND1 的表達(dá)可顯著促進(jìn)細(xì)胞去分化和細(xì)胞分裂以形成傷口誘導(dǎo)的愈傷組織（Iwase et al., 2011）。同時(shí)，轉(zhuǎn)錄因子 WIND1 在嫁接接合點(diǎn)上方顯著上調(diào)（Melnyk et al., 2015），并推測轉(zhuǎn)錄因子 WIND1 可能在細(xì)胞分裂素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的上游起作用。大多數(shù)植物具有組織黏連的功能，并在切斷維管束橋后的傷口處能夠重新連接其維管系統(tǒng)。植物維管系統(tǒng)為器官間交流與協(xié)調(diào)提供了重要的途徑。木質(zhì)部主要運(yùn)輸水分和礦物質(zhì)，韌皮部篩管系統(tǒng)則從源葉向發(fā)育中的庫器官傳遞光化學(xué)物質(zhì)以及信息分子，其中包括激素，蛋白質(zhì)和 RNA 轉(zhuǎn)錄物（Giavalisco et al., 2006）。Yin 等人（2012）發(fā)現(xiàn)擬南芥嫁接 3d 后植物恢復(fù)了運(yùn)輸能力，證明已經(jīng)完成了愈合過程中最關(guān)鍵的事件，即維管束橋的成功連接。但 Melnyk 等人（2015）研究發(fā)現(xiàn)，砧木和接穗的重連具有組織不對稱性。嫁接口上部新的木質(zhì)部導(dǎo)管在嫁接后 4-5d 形成，而嫁接口下部新的木質(zhì)部的形成則發(fā)生在 5-6d，同時(shí)在韌皮部重連過程中也有類似的現(xiàn)象。同時(shí)，研究也表明，砧木和接穗重連的組織不對稱性是因?yàn)榍懈詈蟮膫趹?yīng)答，細(xì)胞分裂，木質(zhì)部分化和凱氏帶形成基因（CASP1）的表達(dá)在嫁接接合點(diǎn)上方被激活所導(dǎo)致的。

發(fā)現(xiàn)低濃度的外源 IAA 施用于離體的培養(yǎng)莖段中維管再生部位，可以刺激韌皮部的分化，而高濃度外源 IAA（1.0% w/w）可以誘導(dǎo)木質(zhì)部的分化。圖2 生長素在植物維管組織中的作用（Carlo et al., 2013）Fig.2 The role of auxin in plant vascular tissue（Carlo et al., 2013）圖注：[↓]，降低濃度; [↑]，增加濃度; Dh，管道直徑Cr 形成層區(qū)域，Ec擴(kuò)大的木質(zhì)部細(xì)胞，MXy 成熟木質(zhì)部，Ph韌皮部。

PPO 活性越高，隔離層存在的時(shí)間就越長，嫁接愈合時(shí) PPO 活性越低，嫁接苗就越容易愈合，可見，在愈傷組織形成時(shí)期開始，NAA 處理后隔離層存在的時(shí)間較對照短。圖4 外源施用NAA對嫁接愈合過程中相關(guān)酶活性的影響Fig.4 Effects of exogenous application of NAA on the activities of related enzymes during graft healing圖注：CK為對照，NAA為處理，IL:isolated layer（隔離層），CA:callus（愈傷組織），VB:vascular bundle（維管束橋）（下同）3.2.2 外源施用 NAA 對愈合過程中內(nèi)源激素的影響在嫁接初期，由于傷口的存在，生長素運(yùn)輸受阻，含量呈下降的趨勢，隨著愈合過

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本文編號：2769903