本文關(guān)鍵詞：‘井崗紅糯’荔枝嫁接親和性及其機理研究　出處：《華南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：植物嫁接成活過程等同于砧穗愈合過程,是不同植物的器官、組織或細(xì)胞相互作用,最后結(jié)合成為一個整體的過程。嫁接愈合過程要比傷害愈合過程復(fù)雜,它涉及到組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)等多方面問題。前期國內(nèi)外學(xué)者從形態(tài)解剖學(xué)、生理生化、遺傳特性等方面對植物嫁接親和機制進行了深入探討。本研究以‘井崗紅糯’為接穗品種,觀測了‘井崗紅糯’與其它荔枝品種嫁接親和性,在分析生理生化指標(biāo)與嫁接親和性的相關(guān)性的基礎(chǔ)上,通過石蠟切片觀察親和組合和不親和組合解剖結(jié)構(gòu)的差異;并利用RNA-seq測序,研究了荔枝嫁接親和組合與嫁接不親和組合愈合過程中愈合處莖段基因表達譜的變化,篩選親和與不親和組合間差異表達基因,以期弄清荔枝嫁接(不)親和性的分子機制,主要結(jié)果如下:1、分析了‘井崗紅糯’作為接穗品種,嫁接在‘六月雪’、‘宋家香’、‘雪懷子’、‘狀元紅’、‘懷枝’、‘白糖罌’、‘桂林’、‘炓葉’、‘進奉’、‘晚埔’、‘早埔’、‘雙肩玉荷包’、‘烏葉’等荔枝品種上,經(jīng)過兩次嫁接親和性評價,結(jié)果表明,用‘六月雪’、‘白糖罌’、‘懷枝’作為砧木品種接接穗品種‘井崗紅糯’親和性良好,其親和性分別為60.0%、45.6%和43.3%。另外,觀察不同砧穗組合嫁接后的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)嫁接親和性組合不僅具有較高的成活率,而且嫁接親和組合葉片的葉綠素含量更高,凈光合速率也較高。對嫁接9個月后各組合接穗葉片的SOD、POD、PPO等嫁接親和相關(guān)酶活性分析表明,葉片的相關(guān)酶活性越高,其組合嫁接親和性越高。接穗葉片SOD活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為0.459;POD活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為0.521;PPO活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為0.620,相關(guān)系數(shù)均達到顯著水平。說明嫁接親和關(guān)聯(lián)酶在嫁接愈合過程中發(fā)揮了重要作用,在親和性較好的組合其酶活性也較高。2、運用流式細(xì)胞儀以及SCoT分子標(biāo)記分析,分析了‘進奉’、‘炓葉’、‘懷枝’等13個砧木品種及‘井崗紅糯’接穗品種的親緣關(guān)系,結(jié)果表明,嫁接親和性較高的組合,其砧木品種的基因組大小與接穗品種‘井崗紅糯’的基因組大小更加接近,且其遺傳關(guān)系與接穗品種越相近。同時測定砧木和接穗荔枝品種葉片的干重、水勢、糖、氮、磷和鉀、可溶性糖、蛋白、淀粉、相對電導(dǎo)率和總酚的含量,我們發(fā)現(xiàn)與嫁接親和性顯著相關(guān)的生理生化指標(biāo)有葉片干物質(zhì)重、葉片可溶性糖含量。因此,可以通過比較兩種荔枝品種間的上述生理生化指標(biāo)來預(yù)測兩者的嫁接親和性。石蠟切片觀察表明,親和性良好的組合,砧穗間的離層基本消失,維管束橋形成;而親和性差的組合愈合處隔離層仍然存在,愈合處兩側(cè)細(xì)胞中細(xì)胞器少,鮮見維管束橋連通。3、利用RNA-Seq技術(shù)分析了不同親和性組合愈合處愈合過程中數(shù)字表達譜變化,共檢測到了30408個genes表達,其中符合篩選條件的差異表達genes中,嫁接親和組合有6060個差異表達基因,嫁接不親和組合有5267個差異表達基因。對兩個組合中的顯著差異基因進行等級聚類分析,得到四大類基因表達變化模式,并發(fā)現(xiàn)了大量的轉(zhuǎn)錄因子家族(如MYB、WRKY、NAC等),經(jīng)過GO、KEGG、COG、WGCNA分析,富集較多的途徑主要有苯丙氨酸代謝途徑、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、響應(yīng)刺激以及抗氧化活性等方面。經(jīng)過綜合分析,篩選出與嫁接親和性相關(guān)的途徑有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、IAA生物合成以及信號傳遞相關(guān)途徑以及木質(zhì)素合成途徑。從轉(zhuǎn)錄組中還篩選得到16條與已知木質(zhì)素合成途徑相關(guān)基因,并用Q-PCR技術(shù)對RNA-Seq結(jié)果進行驗證,結(jié)果表明表達譜測序的結(jié)果是準(zhǔn)確可信的。4、對LcPOD和LcPAL等荔枝木質(zhì)素合成關(guān)鍵基因的序列、表達及功能進行了研究。氨基酸序列比對和進化樹顯示,LcPOD蛋白與楊樹的POD蛋白同源性最高。LcPAL1與檸檬(Citrus limon)中的PAL編碼的氨基酸序列同源性最高,為81.98%,LcPAL2與山茶(Camellia japonica)中的PAL編碼的氨基酸序列同源性最高,為77.02%。LcPOD和LcPAL在不同嫁接組合愈合的不同時期中均有表達,在嫁接親和組合中表達豐度顯著高于不親和組合。轉(zhuǎn)LcPOD和LcPAL煙草木質(zhì)素含量高于未轉(zhuǎn)基因煙草。對轉(zhuǎn)基因煙草進行嫁接實驗發(fā)現(xiàn),長勢最好的是LcPAL1-line2/CK和CK/LcPAL1-line2,其次是LcPAL2-line2/CK和CK/LcPAL2-line2,它們的PAL活性都明顯高于非轉(zhuǎn)基因煙草的PAL活性。而長勢最差的為LcPOD1-line1/CK和CK/LcPOD1-line1。對LcMYB進行定位和功能研究發(fā)現(xiàn),LcMYB定位于細(xì)胞核中,并且具有調(diào)控木質(zhì)素合成基因PAL和C3H的功能。
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S667.1

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