【摘要】：節(jié)間長度是竹子重要的表型性狀,也是影響竹材加工和利用的關(guān)鍵指標(biāo),開展節(jié)間長度的遺傳調(diào)控研究對于闡釋竹子生物學(xué)特性和生產(chǎn)利用都具有重要的意義。毛竹(Phyllostachys edulis)是我國分布最廣、面積最大、經(jīng)濟價值最高的竹種,其竹材加工和利用是竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支柱,為解析其節(jié)間長度的調(diào)控特征,進(jìn)而實現(xiàn)定向遺傳改良,本研究以節(jié)間極度短縮的毛竹變型-圣音竹(Ph.edulis f.tubaeformis)為材料,以正常節(jié)間長度的毛竹為對照,開展了表型特征、解剖結(jié)構(gòu)、纖維特性、碳氮代謝、內(nèi)源激素、轉(zhuǎn)錄組測序等多個方面的差異研究,并研究了外施激素對二者表型的影響。主要獲得的結(jié)論如下:1、對圣音竹和毛竹的表型性狀進(jìn)行檢測和分析,發(fā)現(xiàn)圣音竹的全稈高、地徑、胸徑、分枝角度等4個性狀顯著低于毛竹,但全稈總節(jié)數(shù)、最低分枝節(jié)位數(shù)、枝條長度、葉片長度、葉片寬度等5個性狀與毛竹差異不顯著。與稈型指標(biāo)相關(guān)的全稈高、地徑、胸徑、總節(jié)數(shù)、最低分枝節(jié)位數(shù)、枝條長等6個性狀之間均顯著相關(guān),分枝角度與其他性狀的相關(guān)均未達(dá)顯著水平,葉片長和寬顯著相關(guān)、但二者與其他性狀的相關(guān)均未達(dá)顯著水平,表明分枝角度、葉片長、葉片寬相對于稈型性狀是較為獨立的。圣音竹節(jié)間長與節(jié)位數(shù)的回歸模型是Y=3.016+0.438X-0.013X2,毛竹節(jié)間長與節(jié)位數(shù)的回歸模型是Y=4.056+1.309X-0.011X2,表明隨著節(jié)位數(shù)的增加,圣音竹節(jié)間長度的增加不明顯,從而導(dǎo)致了全稈高度值較小。2、為了解圣音竹和毛竹的細(xì)胞特征,采用石蠟切片法檢測其稈材的解剖特性,利用硝酸-氯酸鉀法檢測其稈材的纖維特性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),圣音竹和毛竹的纖維長度和寬度存在顯著差異,如圣音竹的纖維重量加權(quán)平均長度為0.780mm,而毛竹是1.388mm,后者幾乎是前者的兩倍;圣音竹纖維寬度為19.404μm,毛竹只有15.026μm;因此,和毛竹相比,圣音竹在纖維特征上表現(xiàn)為長度更短,寬度更大,不容易彎曲扭曲。圣音竹和毛竹在纖維長度上的差異表明圣音竹節(jié)間短縮的性狀在組織解剖學(xué)上是由于纖維細(xì)胞變短所致。3、為了解圣音竹和毛竹的碳氮代謝特征,以二者在節(jié)間快速伸長時期的竹筍為材料,對筍體和筍籜不同部位的碳氮代謝產(chǎn)物含量及相關(guān)酶活性進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,在筍體的部位,圣音竹的蔗糖和果糖含量、以及酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性顯著低于其在毛竹中的含量,中性蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性則顯著高于后者,而葡萄糖含量在兩者間差別不大;圣音竹的蛋白質(zhì)含量、谷氨酸脫氫酶活性顯著低于毛竹,銨態(tài)氮含量顯著大于后者,硝態(tài)氮含量在兩者間相差不大。在籜的部位,多數(shù)指標(biāo)差異不顯著,可能是由于筍籜已先于竹筍完成生長。圣音竹和毛竹的碳氮代謝差異表明二者的生理特征并不一致。4、為了解圣音竹和毛竹在內(nèi)源激素方面的差異,以二者在節(jié)間快速伸長時期的竹筍為材料,對其筍體和筍籜不同部位的內(nèi)源激素含量進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,圣音竹筍體的上、中、下三個部位的赤霉素含量顯著低于毛竹;圣音竹筍體中部和下部的油菜素內(nèi)酯含量顯著低于毛竹;圣音竹筍體上部的玉米素含量顯著低于毛竹。表明圣音竹節(jié)間短縮與赤霉素、油菜素內(nèi)酯、玉米素含量較低密切相關(guān)。5、為了解基因表達(dá)上的差異,以二者在節(jié)間快速伸長時期的筍體和筍籜為材料開展RNA-seq研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),7個涉及到廣泛參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的AP2家族基因和1個赤霉素調(diào)節(jié)基因(GASR7)在圣音竹中表達(dá)下調(diào),該赤霉素調(diào)節(jié)基因在節(jié)間伸長期高表達(dá),在節(jié)間尚未伸長期低表達(dá),節(jié)間伸長結(jié)束基本不表達(dá),因此該基因可能參與圣音竹節(jié)間短縮的生物學(xué)調(diào)控過程。6、研究了外施激素對圣音竹和毛竹節(jié)間長度的影響,結(jié)果表明,和空白對照相比,外施GA和BR均不能顯著改變圣音竹的節(jié)間長度,但都可以顯著增加毛竹的節(jié)間長度。推測對外源赤霉素反應(yīng)不敏感可能與GASR7表達(dá)量降低有關(guān)。
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【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S795

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2316463