本文關(guān)鍵詞：套作大豆苗期耐蔭抗倒的內(nèi)源赤霉素代謝途徑研究

  更多相關(guān)文章： 大豆莖稈 套作 耐蔭抗倒 內(nèi)源赤霉素 基因

【摘要】：近年來,玉米大豆套作種植模式在西南地區(qū)迅速發(fā)展,實(shí)現(xiàn)玉米大豆和諧共生一季雙收,增加了大豆產(chǎn)量。然而,該模式下,高稈作物玉米對(duì)低位作物大豆的蔭蔽作用,使大豆苗期生長(zhǎng)微環(huán)境發(fā)生變化,特別是光環(huán)境的變化(光強(qiáng)和光質(zhì)),影響了大豆的光合作用效率和形態(tài)建成等,套作大豆出現(xiàn)典型的避蔭性反應(yīng),即莖稈細(xì)長(zhǎng)纖弱而容易倒伏,最終影響大豆收獲。因此,本研究于2013-2014年,以具有耐蔭抗倒典型差異的大豆品種南豆12(西南地區(qū)套作大豆審定品種)和南032-4(與南豆12同源,均由地方品種“忠縣十月黃”經(jīng)60Coγ射線輻射后產(chǎn)生的變異后代)為試驗(yàn)材料,從分子水平上對(duì)調(diào)控大豆內(nèi)源赤霉素代謝關(guān)鍵酶的基因表達(dá)進(jìn)行研究,探尋玉豆帶狀套作模式下不同耐蔭抗倒型大豆莖稈形態(tài)建成和倒伏程度產(chǎn)生差異的原因,為削弱作物的避蔭反應(yīng)、篩選耐蔭抗倒大豆材料提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下：1.在大豆單作和玉豆套作模式下,對(duì)兩個(gè)不同基因型大豆表型進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：與單作大豆比,套作大豆受玉米蔭蔽的影響,南豆12和南032-4均出現(xiàn)典型的避蔭性反應(yīng),主莖節(jié)數(shù)減少,節(jié)間過度伸長(zhǎng),莖稈纖細(xì),株高顯著增加,苗期出現(xiàn)藤蔓化和倒伏,但品種間程度不同,差異顯著。南032-4受套作蔭蔽的影響較大,莖稈藤蔓化和倒伏率較南豆12高。V2期,套作下兩大豆品種倒伏率差異不顯著；V6期,套作下品種間倒伏率差異極顯著。綜上,套作特殊的光環(huán)境對(duì)不同基因型大豆品種的影響不同,植株的表型可以作為評(píng)價(jià)大豆耐蔭抗倒的一個(gè)重要指標(biāo)。2.對(duì)兩大豆品種的莖稈解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：套作下,南豆12和南032-4莖稈髓部、木質(zhì)部、韌皮部細(xì)胞增長(zhǎng),形成層細(xì)胞無明顯變化,各個(gè)組織厚度減小,細(xì)胞數(shù)減少。南032-4比南豆12受套作環(huán)境影響大,各個(gè)組織細(xì)胞長(zhǎng)度較南豆12長(zhǎng)。說明大豆株高過高,莖稈纖細(xì),主要源于細(xì)胞的伸長(zhǎng),非細(xì)胞的分裂。3.通過液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)大豆莖稈內(nèi)源赤霉素GA53,GA20,GA1,GA4,GA8和GA34含量測(cè)定。結(jié)果表明：不同套作時(shí)間和不同大豆品種莖稈內(nèi)源赤霉素代謝途徑中GA53,GA1和GA4的含量均存在差異。V2期,單作南豆12合成低水平的赤霉素,南032-4各赤霉素含量較高；套作下南豆12中GA4含量較南032-4明顯降低。V6期,品種間GAs3和GAl的含量差異不顯著,GA4含量差異明顯。說明品種間各赤霉素的含量在V2期就出現(xiàn)差異,到V6期差異更明顯,其中GA4含量差異最大。GA4含量差異越大,莖稈伸長(zhǎng)幅度差異越大。大豆莖稈中未能檢測(cè)到GA2o,GA8和GA34。4.采用熒光定量PCR試驗(yàn)對(duì)赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行分析。結(jié)果表明：編碼赤霉素代謝途徑關(guān)鍵酶各基因家族中,GmGA20ox2和3mGA3ox1基因引起植株增高,莖稈內(nèi)赤霉素含量增加。同時(shí),活性赤霉素含量對(duì)赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因存在正負(fù)反饋?zhàn)饔?如植株中活性赤霉素含量高,GmGA20ox1, GmGA3ox6, GmGA2oxl, GmGA2ox2, GmGA2ox6和GmGA2ox7基因?qū)⑦^量表達(dá),將會(huì)引起植株矮化。南032-4莖稈內(nèi)源赤霉素合成酶GA-20氧化酶基因、GA3-氧化酶基因和赤霉素降解酶GA2-氧化酶基因表達(dá)量均高于南豆12(除GmGA2ox4外),導(dǎo)致前者莖尖維持較高活性赤霉素GA4水平,最終表現(xiàn)出較強(qiáng)的避蔭性反應(yīng)。5.室內(nèi)盆栽結(jié)果表明：綠膜模擬的蔭蔽環(huán)境下,與赤霉素處理植株比,烯效唑處理后植株矮壯,赤霉素合成酶基因表達(dá)量下調(diào),赤霉素分解酶基因,除GmGA2ox4外均上調(diào),試驗(yàn)結(jié)果與大田試驗(yàn)結(jié)果一致,說明莖稈內(nèi)赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控植株高矮。6.對(duì)編碼赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的克隆測(cè)序結(jié)果表明,不同大豆品種的赤霉素合成酶基因GmGA3ox6和GmGA20ox2存在單個(gè)不同位點(diǎn),該基因與調(diào)控植株株高存在密切關(guān)系。而克隆的GmGA20ox1序列相似度達(dá)100%,說明不同品種中該基因調(diào)控植株株高受環(huán)境因素影響。綜上,玉米大豆套作種植模式下,大豆內(nèi)源赤霉素對(duì)莖稈過度伸長(zhǎng)主要由GA4調(diào)控,GA4合成受基因型和光環(huán)境的共同影響,從而影響大豆莖稈生長(zhǎng)發(fā)育,最終導(dǎo)致不同材料在耐蔭抗倒表型上的典型差異。
【關(guān)鍵詞】：大豆莖稈 套作 耐蔭抗倒 內(nèi)源赤霉素 基因
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S565.1;S344.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-17
• 1.1 前言11-12
• 1.2 玉米大豆帶狀套作種植的相關(guān)研究進(jìn)展12-13
• 1.2.1 玉豆套作種植模式特殊的光環(huán)境12
• 1.2.2 玉米大豆套作種植模式對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育的影響12
• 1.2.3 玉豆套作種植模式相關(guān)研究進(jìn)展12-13
• 1.3 植物內(nèi)源赤霉素調(diào)控植株莖的伸長(zhǎng)13-16
• 1.3.1 光調(diào)控赤霉素的合成13
• 1.3.2 赤霉素引起植株主莖過度伸長(zhǎng)13-14
• 1.3.3 赤霉素的生物合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及其對(duì)株高的影響14-16
• 1.3.4 編碼赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因16
• 1.4 研究的目的意義16-17
• 2 材料與方法17-26
• 2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)17-18
• 2.2 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)18-19
• 2.3 調(diào)查測(cè)定項(xiàng)目及方法19-26
• 2.3.1 莖稈形態(tài)指標(biāo)測(cè)定19
• 2.3.2 莖稈解剖結(jié)構(gòu)觀察19-20
• 2.3.3 內(nèi)源活性赤霉素的測(cè)定20-21
• 2.3.4 大豆內(nèi)源赤霉素代謝相關(guān)基因表達(dá)量測(cè)定21-23
• 2.3.5 目的基因的克隆23-26
• 2.4 數(shù)據(jù)分析26
• 3 結(jié)果與分析26-48
• 3.1 套作對(duì)大豆苗期倒伏率的影響26-27
• 3.2 套作對(duì)大豆苗期株高及主莖節(jié)間長(zhǎng)度的影響27-29
• 3.3 套作對(duì)大豆苗期主莖節(jié)間粗度的影響29-31
• 3.4 套作大豆苗期莖稈解剖結(jié)構(gòu)分析31-32
• 3.5 套作下大豆苗期莖稈赤霉素的含量32-34
• 3.6 編碼赤霉素代謝途徑關(guān)鍵酶基因的表達(dá)量34-37
• 3.7 赤霉素代謝途徑關(guān)鍵酶基因序列比對(duì)37-44
• 3.7.1 正常光照和綠膜模擬蔭蔽處理下的光環(huán)境37-38
• 3.7.2 不同處理下的大豆苗期莖稈形態(tài)38
• 3.7.3 不同光環(huán)境下的大豆株高38-40
• 3.7.4 不同處理下的大豆莖粗40-41
• 3.7.5 編碼赤霉素代謝途徑關(guān)鍵酶基因的表達(dá)量41-44
• 3.8 大豆編碼赤霉素代謝途徑關(guān)鍵酶基因序列的差異44-48
• 4 討論48-51
• 4.1 套作大豆莖稈倒伏與形態(tài)變化48
• 4.2 套作對(duì)莖稈解剖結(jié)構(gòu)的影響和莖稈內(nèi)源赤霉素含量的差異48-49
• 4.3 大豆莖稈內(nèi)源赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的功能49-50
• 4.4 大豆莖稈內(nèi)源赤霉素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的差異50-51
• 5 結(jié)論51
• 6 問題與展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 致謝58-59
• 攻讀研究生期間發(fā)表的論文情況59

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