【摘要】：大蒜嚴(yán)格的季節(jié)發(fā)育性特點(diǎn)是目前限制新鮮蒜薹和蒜頭供應(yīng)的瓶頸問題。闡明溫度和光周期對(duì)大蒜蒜薹和鱗莖發(fā)育的影響及機(jī)理,可以為大蒜生長發(fā)育調(diào)控提供理論依據(jù),以期實(shí)現(xiàn)新鮮蒜薹和蒜頭的周年供應(yīng)。本試驗(yàn)主要通過大田和室內(nèi)人工氣候箱試驗(yàn),系統(tǒng)研究大蒜蒜薹和鱗莖發(fā)育的臨界溫度和光周期條件,以及發(fā)育過程中相關(guān)生理生化和基因表達(dá)變化,主要結(jié)果如下:1.蒜種低溫處理顯著影響大蒜植株生長發(fā)育,可以代替植株生長過程中的春化需求。G064(‘改良蒜’)品種蒜種播前分別于5℃、10℃、15℃處理20、40、60 d,與對(duì)照相比,蒜種低溫處理顯著誘導(dǎo)植株抽薹并提高抽薹率、縮短植株生育期、促進(jìn)植株伸長生長、增加獨(dú)頭蒜率。植株抽薹率與處理溫度間不存在簡單線性關(guān)系,處理溫度過低(5℃)或過高(15℃)均不利于大蒜抽薹。蒜種播前10℃處理40 d,或5℃處理20 d植株抽薹率最高。但隨著低溫持續(xù)時(shí)間的延長,蒜頭產(chǎn)量下降。蒜種播前5℃處理20 d的蒜頭產(chǎn)量顯著高于其他處理。2.大蒜植株春化處理顯著提高抽薹率。G064(‘改良蒜’)品種播種65、45、25 d后,分別在5/0℃、10/5℃、15/10℃、20/15℃(晝/夜)溫度下處理40 d,發(fā)現(xiàn)不同苗齡大蒜植株對(duì)春化處理的響應(yīng)有差異。春化處理后,所有測(cè)試苗齡的抽薹率均顯著提高,苗齡最小植株(4葉期)的抽薹率最高。10/5℃(晝/夜)春化處理溫度下,各苗齡處理植株抽薹率最高,分別為28.6%、40.1%和50.0%。此外,春化處理抑制了植株的營養(yǎng)生長。試驗(yàn)認(rèn)為,G064品種大蒜春化的臨界苗齡是:4葉期,株高36.7 cm,假莖粗4.31 mm。3.大蒜春化完成后,較高的處理溫度(20℃或25℃)和長日照(14 h)是大蒜抽薹和鱗莖膨大的必要條件。G107(‘二季早’)、G025(‘蒼山大蒜’)和G064(‘改良蒜’)品種田間自然春化后,進(jìn)行不同晝/夜溫度(15/10℃、20/15℃、25/18℃)和光周期(8 h和14 h)處理。結(jié)果表明,20-25℃和14 h顯著促進(jìn)大蒜植株抽薹和鱗莖膨大,同時(shí)縮短植株生育期、增加蒜頭重。田間自然春化后,G107各溫度處理在長日下均能抽薹并形成鱗莖,20/15℃和14 h光照是所有處理中最有效的抽薹和鱗莖膨大條件;G025和G064品種在20/15℃和25/18℃及長日照下均能抽薹并形成鱗莖,15/10℃溫度處理無論長日和短日下均不能抽薹和形成鱗莖,25/18℃并長日照條件下G064的抽薹和鱗莖膨大特性顯著優(yōu)于其他處理。相比較而言,G025則在20/15℃并長日照抽薹和鱗莖膨大最好。4.大蒜內(nèi)源激素和MeJA含量與大蒜的蒜薹和鱗莖發(fā)育密切相關(guān)。對(duì)田間種植的8個(gè)品種、G064品種3個(gè)播期以及人工氣候箱不同溫度和光周期處理的3個(gè)品種大蒜植株生長發(fā)育過程中內(nèi)源激素和MeJA含量、POD和SOD活性變化分析發(fā)現(xiàn),低溫誘導(dǎo)植株產(chǎn)生更多的蛋白,使得POD和SOD活性顯著提高,可能促進(jìn)了植株通過春化。植株完成春化,由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變時(shí),可溶性蛋白、IAA、ZR、MeJA含量顯著增加,促進(jìn)了植株發(fā)育狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。隨后,花芽分化期,IAA、ZR、MeJA含量下降,ABA含量升高,利于大蒜植株的花芽分化進(jìn)程。進(jìn)入生殖生長期后,IAA和ZR積累量增加,促進(jìn)蒜薹早期的發(fā)育,隨著蒜薹的發(fā)育,GA含量逐漸升高,對(duì)蒜薹的繼續(xù)生長和花發(fā)育有利,此時(shí)植株體內(nèi)MeJA的積累量也在增加。而進(jìn)入鱗莖膨大期后,GA、ABA和IAA含量以及SOD活性降低,MeJA含量則顯著升高,促進(jìn)大蒜鱗莖的發(fā)育。5.AsFT、AsLFY、AsSOC1在大蒜的生長發(fā)育中起關(guān)鍵作用。采用RT-PCR技術(shù),克隆得到了大蒜FT和SOC1同源基因的部分CDs序列,長度分別為305bp和389bp,分別編碼101和124個(gè)氨基酸。利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),分析田間種植的8個(gè)品種、G064品種3個(gè)播期大蒜發(fā)育過程中AsFT、AsLFY、AsSOC1的表達(dá)量。結(jié)果顯示,AsFT、AsLFY、AsSOC1在營養(yǎng)生長期表達(dá)量很低,生殖生長期顯著上調(diào)表達(dá)。因此推斷AsFT、AsLFY和AsSOC1是控制大蒜抽薹和鱗莖膨大的關(guān)鍵基因。大蒜植株通過春化后,較高的溫度和長日照誘導(dǎo)AsFT、AsLFY和AsSOC1上調(diào)表達(dá),從而引發(fā)并促進(jìn)蒜薹和鱗莖發(fā)育;上調(diào)表達(dá)出現(xiàn)越早,會(huì)相應(yīng)促進(jìn)植株提早進(jìn)入抽薹和鱗莖膨大階段。
[Abstract]:The strict seasonal developmental characteristics of garlic are the bottleneck problems in restricting the supply of fresh garlic bolts and bulbs.The effects and mechanism of temperature and photoperiod on the development of garlic bolts and bulbs were elucidated,which could provide theoretical basis for the regulation of garlic growth and development,and could realize the annual supply of fresh garlic bolts and bulbs. The critical temperature and photoperiod conditions of garlic bolt and bulb development, as well as the related physiological, biochemical and gene expression changes during garlic development were systematically studied in an indoor climate chamber experiment. The main results were as follows: 1. Low temperature treatment of garlic seeds significantly affected the growth and development of garlic plants, and could replace the vernalization requirement in the growth process of garlic plants. Compared with the control, the low temperature treatment of garlic seeds could significantly induce the plant to bolt and increase the bolting rate, shorten the plant growth period, promote the plant elongation and increase the rate of Unicorn garlic. The bolting rate of garlic plants treated at 10 C for 40 days before sowing or at 5 C for 20 days was the highest, but with the prolongation of low temperature duration, the yield of garlic decreased. After 65,45,25 days of sowing, garlic plants of different seedling ages were treated for 40 days at 5/0, 10/5, 15/10 and 20/15, respectively. The response to vernalization treatment was different. After vernalization treatment, the bolting rate of all tested seedling ages was significantly increased, and the bolting rate of the smallest seedling age (4th leaf stage) was the highest. In addition, vernalization inhibited vegetative growth. The critical seedling age of G064 garlic was 4-leaf stage, plant height 36.7 cm, pseudostem diameter 4.31 mm.3. Necessary conditions for bolting and bulb expansion of garlic were studied. G107 ('early second season'), G025 ('Cangshan garlic') and G064 ('improved garlic') cultivars were naturally vernalized in the field and treated with different day/night temperatures (15/10, 20/15, 25/18) and photoperiod (8 h and 14 h). The results showed that 20-25 and 14 h significantly promoted the bolting and bulb expansion of garlic plants. After natural vernalization, G107 could bolt and form bulbs in long day, 20/15 C and 14 h light were the most effective conditions for bolting and bulb expansion; G025 and G4 varieties could bolt and form bulbs at 20/15 C and 25/18 C and long sunlight, and 15/10 C were the most effective conditions for bolting and bulb expansion. The bolting and bulb swelling characteristics of G06 4 were significantly better than those of other treatments at 25/18 C and long sunshine. Comparatively, G025 was the best at 20/15 C and long sunshine. 4. The contents of endogenous hormones and MeJA in garlic were closely related to the development of garlic bolt and bulb. Correlation. Analysis of endogenous hormones and MEJA contents, POD and SOD activities of 8 varieties planted in the field, 3 sowing dates of G064 varieties and 3 varieties of garlic planted under different temperatures and photoperiod in the artificial climate chamber showed that low temperature could induce more proteins in the plants, which could significantly increase the activities of POD and SOD. The content of soluble protein, IAA, ZR and MeJA increased significantly during the Vernalization of the plant, and promoted the transformation of plant development. Subsequently, the content of IAA, ZR and MeJA decreased and the content of ABA increased during the flower bud differentiation stage, which was beneficial to the process of flower bud differentiation. With the development of garlic bolt, the content of GA increased gradually, which was beneficial to the continued growth and flower development of garlic bolt. At this time, the accumulation of MeJA in the plant was also increased. However, after bulb expansion, the contents of GA, ABA, IAA and SOD decreased, while the content of MeJA increased significantly, which promoted the development of garlic bulb. 5. AsFT, AsLFY and AsSOC1 play a key role in the growth and development of garlic. The partial CDs of FT and SOC1 homologous genes were cloned by RT-PCR. The length of the CDs was 305 BP and 389 bp, respectively, encoding 101 and 124 amino acids. The results showed that AsFT, AsLFY and AsSOC1 were very low in vegetative growth period and up-regulated significantly in reproductive growth period.Therefore, AsFT, AsLFY and AsSOC1 were the key genes controlling bolting and bulb swelling of garlic.After vernalization, garlic plants were induced by high temperature and long sunshine. The expression of ASSOC1 was up-regulated to induce and promote the development of garlic bolt and bulb, and the earlier the up-regulated expression appeared, the earlier the plant entered the bolting and bulb expansion stage.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S633.4

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本文編號(hào)：2179048