【摘要】：‘南果梨’是遼寧省特產(chǎn)水果之一,具有果實(shí)香氣濃郁,抗寒力強(qiáng)等特點(diǎn)。但因其果實(shí)所含石細(xì)胞較多,嚴(yán)重影響了果實(shí)品質(zhì)。鈣是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素,參與細(xì)胞命運(yùn)的決定和細(xì)胞信號(hào)途徑。本研究以‘南果梨’作為試驗(yàn)材料,采用不同種類的外源鈣處理‘南果梨’幼果,分析鈣處理后‘南果梨’果實(shí)品質(zhì)、鈣含量、石細(xì)胞及木質(zhì)素含量、木質(zhì)素合成相關(guān)基因表達(dá)的變化,并結(jié)合氯化鑭處理了解鈣信號(hào)與梨果實(shí)木質(zhì)素聚合的關(guān)系,目的在于明確鈣在梨果實(shí)石細(xì)胞發(fā)育過程中的調(diào)控作用。主要研究結(jié)果如下:1.于‘南果梨’盛花期和盛花期20 d后噴施不同濃度的氯化鈣和糖醇螯合鈣,‘南果梨’單果重、橫縱徑、可溶性固形物、硬度等果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照,而經(jīng)過鈣處理的石細(xì)胞含量均低于對(duì)照,經(jīng)由鈣制劑處理的果實(shí)總鈣含量,均高于對(duì)照。綜合來看,盛花期20 d后噴施5 g·L~(-1)CaCl_2處理效果優(yōu)于其他處理,是本研究篩選出的鈣制劑提升‘南果梨’果實(shí)品質(zhì)的最佳施用方案。2.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),‘南果梨’盛花期20 d后噴施5 g·L~(-1) CaCl_2處理,其果實(shí)石細(xì)胞和木質(zhì)素含量在不同發(fā)育時(shí)期均低于對(duì)照水平,木質(zhì)素組織化學(xué)定位的結(jié)果和木質(zhì)素含量相一致。果實(shí)發(fā)育后期,鈣含量逐漸減小,鈣處理后的‘南果梨’鈣含量均高于對(duì)照。同時(shí),對(duì)果實(shí)發(fā)育過程中石細(xì)胞木質(zhì)素代謝的相關(guān)基因表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)鈣處理后木質(zhì)素合成基因PAL、CAD、POD表達(dá)水平顯著下調(diào),HCT、CCR顯著上調(diào)。3.為了驗(yàn)證鈣信號(hào)通路與果實(shí)木質(zhì)素代謝的關(guān)系,利用LaCl_3對(duì)離體條件下‘南果梨’果實(shí)木質(zhì)素代謝進(jìn)行初步研究。結(jié)果表明,與對(duì)照相比,LaCl_3處理后果實(shí)的木質(zhì)素含量顯著降低。CDPK9基因顯著下調(diào),而NADPH氧化酶活性降低,H_2O_2含量也顯著降低,H_2O_2組織化學(xué)定位和H_2O_2含量相一致,表明鈣信號(hào)的阻斷可通過影響ROS代謝進(jìn)而干擾木質(zhì)素的聚合過程。本研究篩選出了5 g·L~(-1)CaCl_2對(duì)梨果實(shí)品質(zhì)及石細(xì)胞積累有較為明顯效果,初步明確了鈣調(diào)控果實(shí)木質(zhì)素代謝的作用機(jī)制,對(duì)于控制減少果實(shí)石細(xì)胞含量和提升果實(shí)品質(zhì)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S661.2
【圖文】：

圖 1 木質(zhì)素合成途徑（Zhao et al., 2011）Fig. 1 Lignin synthesis pathway（Zhao et al., 2011）此可見，多種關(guān)鍵酶的共同參與才能完成木質(zhì)素合成代謝，無論哪一種酶活性化都可對(duì)果實(shí)表型起決定性作用（Constabel, 2002）。近幾年，關(guān)于果實(shí)中木生理及分子機(jī)制的研究逐漸增多，如在棗（譚洪花等，2010）、枇杷（Shan e

時(shí)間內(nèi)NADPH氧化酶通過大量產(chǎn)生活性氧信號(hào)分子來激發(fā)鈣信號(hào)（Choi, 2014）。NADPH氧化酶能被鈣離子能直接作用，有可能與NADPH氧化酶的N末端序列帶有兩個(gè)能與鈣離子結(jié)合的EF-手型結(jié)構(gòu)有關(guān)（Karpinski et al., 2013）（圖2）。圖 2 活性氧和鈣離子在植物質(zhì)膜上作用機(jī)制（Demidchik and Shabala, 2018）Fig. 2 The mechanism of ‘ROS-Ca2+hub’ at the plant plasma membrane（Demidchik and Shabala, 2018）由于果樹果實(shí)的蒸騰作用弱，導(dǎo)致果樹普遍生理缺鈣，果實(shí)可通過非維管束組織直接吸收鈣素（劉娜等，2017）。鈣離子為了應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫信號(hào)和植物發(fā)育，其進(jìn)入胞質(zhì)是通過質(zhì)膜、液泡膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的鈣離子通道內(nèi)流，讓胞質(zhì)內(nèi)部的鈣離子濃度快速增加，出現(xiàn)鈣振蕩及鈣瞬變，傳遞到鈣信號(hào)靶蛋白，如 CDPK、CaM，引起特異的生理生化反應(yīng)。研究表明，CDPK 在植物的生長(zhǎng)和發(fā)育、環(huán)境信號(hào)刺激及其對(duì)病原物的防御反應(yīng)過程中發(fā)揮著非常重要的作用（Dubiella et al., 2013）。有研究表明

圖 12 噴施不同濃度氯化鑭后南果梨的木質(zhì)素組織定位ignin tissue localization of Nanguo pear after spraying different concentrations of chloride（注：a 是 40 μmol·L-1LaCl3處理、b 是 200 μmol·L-1LaCl3處理、c 是 CK 處理）（Note: a treatment is 40 μmol·L-1LaCl3, b treatment is 200 μmol·L-1LaCl3, c treatment is CK）

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本文編號(hào)：2791529