本文關鍵詞： 蘋果 生長素 矮化 砧木 短枝型　出處：《西北農林科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：蘋果矮化密植栽培是世界蘋果發(fā)展的趨勢,實現(xiàn)蘋果矮化栽培最主要途徑是利用好矮化砧木及短枝型品種。雖然矮化砧木及短枝型品種在生產中普遍應用,但矮化機理,特別是分子機理尚未完全揭示。本文分析了長富2號/M9(矮化砧木)和長富2號/MM106(半喬化砧木)生長素代謝相關基因的表達情況,研究了幾個關鍵基因在致矮中的功能和作用。利用miRNA組測序手段,分析了普通型富士長富2號和短枝芽變煙富6號中枝條發(fā)育相關差異miRNA。從生長素和miRNA角度,揭示矮化砧木和短枝型品種的致矮機理,豐富蘋果矮化調控理論。取得的主要研究結果如下:1、對長富2號/M9和長富2號/MM106葉片、接穗韌皮部、砧木韌皮部和根系中的生長素含量、生長素合成基因、生長素運輸基因和生長素代謝相關基因進行了分析,結果發(fā)現(xiàn),長富2號/M9中生長素的濃度低于長富2號/MM106。長富2號/M9砧木韌皮部的生長素濃度高于其接穗。在長富2號/M9葉片和根系中,生長素合成基因MdYUCCA8和MdYUCCA10a表達顯著低于長富2號/MM106。長富2號/M9砧木韌皮部和根系中,生長素運輸基因MdPIN1b和Md PIN8a顯著低于長富2號/MM106。長富2號/M9中的生長素軛合酶基因MdGH3-5b和MdGH3-9a顯著低于長富2號/MM106。然而,長富2號/M9中的生長素水解酶基因MdIAR3c和MdILL6c顯著高于長富2號/MM106。2、在M9和MM106中克隆了MdYUCCA8基因,該基因編碼1272 bp核苷酸,二者序列相似性99.9%,編碼423個氨基酸�？寺×薓dYUCCA8編碼區(qū)上游1600 bp啟動子序列,二者相似性為99.6%。MdYUCCA8啟動子受到GA、MJ和Br誘導,亞精胺和乙烯利顯著抑制了MdYUCCA8啟動子活性。高溫促進MdYUCCA8的表達,煙草葉片雙熒光素酶瞬時表達實驗證明MdPIF4a與MdYUCCA8啟動子互作。在擬南芥中異位表達MdYUCCA8,促進了擬南芥植株花莖的生長、頂端優(yōu)勢顯著增加、側枝減少、角果畸形、促進了根系的生長,側根數(shù)量和側根長度顯著高于野生型。3、在M9和MM106中克隆了MdYUCCA10a基因,該基因編碼1149 bp核苷酸,二者序列相似性99.9%,編碼382個氨基酸�？寺×薓dYUCCA10a編碼區(qū)上游1800 bp啟動子序列,二者相似性為99.7%。MdYUCCA10a啟動子受到ABA、Spe誘導,乙烯利顯著抑制MdYUCCA10a啟動子活性。在擬南芥中異位表達MdYUCCA10a,促進了擬南芥植株花莖的生長,促進了根系的生長,主根長度、側根數(shù)量和側根長度顯著高于野生型。4、在M9和MM106中克隆了MdABCB19基因,其編碼1250個氨基酸,含有兩個ABC_membrance結構域,兩個ABC_tran結構域。該序列在M9和MM106中存在一個非同義SNP,編碼氨基酸由A突變?yōu)镾,導致M9α螺旋少了一段。MdABCB19在砧木M9和MM106、長富2號/M9和長富2號/MM106均差異表達。啟動子序列分析發(fā)現(xiàn)M9的MdABCB19啟動子在起始密碼子上游170 bp處有“CTCTGT”6個堿基缺失,導致M9缺失了一個5’UTR Py-rich stretch motif。MM106 MdABCB19的啟動子活性高于M9 MdABCB19,并且MdABCB19啟動子受光照調控。MdABCB19啟動子活性隨著5’UTR Py-rich stretch motif元件數(shù)目的增加而增強。5、在長富2號及短枝型芽變煙富6號頂梢中,共發(fā)現(xiàn)700個成熟的miRNA,包括202個蘋果已知mi RNA和498新miRNA。長富2號和煙富6號中有135個差異表達的miRNA,大多數(shù)差異的已知miRNA在煙富6號中下調表達。煙富6號枝條頂梢IAA、GA、ZR和ABA含量都低于長富2號。噴施GA可以促進煙富6號短枝生長,變?yōu)殚L枝。煙富6號頂梢中細胞伸長和細胞分裂相關基因的表達水平都顯著低于長富2號。綜上所述,生長素在砧木誘導接穗矮化中起著重要作用,長富2號/M9中低表達的生長素合成基因MdYUCCA8和MdYUCCA10a可能導致長富2號/M9中低的生長素含量。M9 MdABCB19啟動子5’UTR Py-rich stretch motif缺失,可能造成M9中MdABCB19表達量降低,生長素運輸減弱,植株矮小。GA和miRNA在煙富6號短枝發(fā)育中起著關鍵調控作用。
[Abstract]:The dwarf and close planting apple is the world trend of development, the realization of Apple dwarfing cultivation the main way is to use a good rootstock and spur type. Although the dwarf rootstock and spur type which is widely used in the production, but the Dwarfing mechanism, especially the molecular mechanism has not been fully revealed. This paper analyzes the /M9 (dwarf Nagafu No. 2 stock) and /MM106 (Joe Nagafu No. 2 half of the stock) the expression of auxin metabolism related genes, the study of several key genes in the function and role of dwarfing in group miRNA. The sequencing methods, analyzes the common type of Fuji Nagafu No. 2 and No. 6 short branch bud smoke rich in shoot development related differences from miRNA. auxin and miRNA angle, reveals the Dwarfing mechanism of Dwarfing Rootstock and spur type variety, rich apple dwarf control theory. The main results are as follows: 1, the Nagafu No. 2 /M9 and Nagafu No. 2 leaf /MM106, scion toughness Firstly, the content of IAA in root and rootstock phloem, auxin biosynthesis gene, auxin transport genes and auxin metabolism related genes were analyzed. The results showed that auxin concentration of auxin Nagafu No. 2 in /M9 is lower than that of Nagafu No. 2 /MM106. Nagafu No. 2 /M9 rootstock phloem is higher than that of the scion. In Nagafu No. 2 /M9 leaves and roots, expression of auxin synthesis genes MdYUCCA8 and MdYUCCA10a were significantly lower than the Nagafu No. 2 /MM106. Nagafu No. 2 /M9 rootstock phloem and root, auxin transport genes MdPIN1b and Md were significantly lower than that of PIN8a / MM106. yoke Nagafu No. 2 auxin Nagafu No. 2 in /M9 synthase gene MdGH3-5b and MdGH3-9a were significantly lower than the Nagafu No. 2 /MM106. however. Nagafu No. 2 in /M9 MdIAR3c and MdILL6c were significantly higher than that of auxin hydrolase gene Nagafu No. 2 in /MM106.2, M9 and MM106 in MdYUCCA8 gene was cloned and the gene encoding the 1272 BP core The nucleotide sequence similarity of two, 99.9%, encoding 423 amino acids. The cloning of the MdYUCCA8 encoding region 1600 bp upstream promoter sequence, two similarity to 99.6%.MdYUCCA8 promoter by GA, MJ and Br induced by spermidine and ethephon significantly inhibited the MdYUCCA8 promoter activity. The expression of MdYUCCA8 in high temperature to promote the tobacco the leaves of dual luciferase transient expression experiments demonstrated that MdPIF4a and MdYUCCA8 promoter interactions. Ectopic expression of MdYUCCA8 in Arabidopsis thaliana, promote Arabidopsis stem growth, apical dominance increased significantly, branches reduced, pod deformity, promote root growth, root number and root length were significantly higher than that of the wild type.3, M9 and MM106 in clone the MdYUCCA10a gene, the gene encoding 1149 BP nucleotides, two sequence similarity 99.9%, encoding 382 amino acids. The cloning of the MdYUCCA10a encoding region 1800 bp upstream promoter sequence, two similarity For the 99.7%.MdYUCCA10a promoter by ABA, induced by Spe, ethephon significantly inhibited the activity of MdYUCCA10a promoter. Ectopic expression of MdYUCCA10a in Arabidopsis thaliana, promote Arabidopsis stem growth, promote root growth, root length, root number and root length were significantly higher than those in the wild type.4, M9 and MM106 in MdABCB19 gene was cloned. The encoding 1250 amino acids, containing two ABC_membrance domains and two ABC_tran domains. The sequence has a non synonymous SNP in M9 and MM106, encoding amino acid substitution from A to S, resulting in M9 alpha helix is less of a.MdABCB19 in stock M9 and MM106, the expression of /M9 and Fuji Nagafu No. 2 2 No. /MM106 were different. The promoter sequence analysis indicated that the M9 promoter of MdABCB19 "CTCTGT" 6 nucleotide deletion in the upstream of the start codon 170 BP, resulting in a loss of M9 5 UTR Py-rich stretch motif.MM106 MdAB " The CB19 promoter activity was higher than that of M9 MdABCB19, and MdABCB19 promoter by the light regulation of.MdABCB19 promoter activity increased with 5 UTR Py-rich stretch motif "the number of components and enhanced.5, in Nagafu No. 2 and spur type sports smoke rich 6 tops, 700 were found in mature miRNA, including 202 Apple MI is known RNA and 498 new miRNA. Nagafu No. 2 and No. 6 in smoke rich 135 differential expression of miRNA, miRNA is known most differences in tobacco rich down regulates the expression of 6. 6 branches tops smoke rich IAA, GA, ZR and ABA content was lower than that of Nagafu No. 2. Application of GA can promote smoke into the rich 6 short branches grow into long branches. The expression level of tobacco rich cell elongation and cell division related genes in 6 tops are significantly lower than those of Nagafu No. 2. In summary, auxin induced scion plays an important role in Dwarfing Rootstock, low expression of Nagafu No. 2 /M9 synthase gene M auxin DYUCCA8 and MdYUCCA10a may cause Nagafu No. 2 /M9.M9 low auxin MdABCB19 promoter 5 'UTR Py-rich stretch motif deletion, may cause decreased MdABCB19 expression in M9, auxin transport decreased, plant small.GA and miRNA rich 6 short branch development plays a key role in the smoke.

【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S661.1

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本文編號：1442779