不同砧木对“烟富3”苹果接穗发育影响的分子机理研究

发布时间：2020-04-01 01:51

【摘要】：苹果是我国栽培时间最久、种植面积最广、产量最高的果树之一,苹果生产在我国果业生产中具有重要地位,砧木作为嫁接果树的基础,对苹果栽培品种的生长势、园艺和病理特征有重要影响。砧木的研究一直是苹果研究近半个世纪以来的一个主要课题,并在全球迅速发展。研究调查了苹果砧木对接穗的影响,主要集中在与生理特征相关的营养和激素调节方面,很少致力于研究砧木在分子水平上的作用。尤其在miRNA作用于苹果树体发育的研究方面较少。本研究以mRNA组和miRNA组测序来鉴定烟富3/八棱海棠、烟富3/M9以及烟富3接穗茎顶端分生组织发育相关的mRNA和miRNA,从而研究mRNA和miRNA调控苹果生长发育的机制。具体实验结果如下:1、对烟富3/八棱海棠、烟富3/M9以及烟富3的生长状况及茎顶端叶片的生长发育相关基因进行分析。在烟富3/八棱海棠中的IAA含量最高,主枝条生长最快最长,烟富3/M9中的IAA含量最低,主枝条生长最慢最短。茎顶端叶片中促进植物生长的IAA含量变化与嫁接枝条生长变化规律一致。YUCCA10a基因的表达量影响IAA的合成,GH3.5基因与ILR1like5基因的表达量影响游离IAA的量,ARF8转录因子影响GH3家族基因活性。烟富3/八棱海棠、烟富3/M9以及烟富3相比较,烟富3/八棱海棠接穗中YUCCA10a基因的高表达,ARF8与GH3.5基因的低表达,ILR1like5基因的高表达导致其生长活力最高。相反,烟富3/M9的生长活力最低。我们得出结论不同生长活力的砧木对嫁接植物中参与生长素信号转导通路及生长素合成的基因表达有显著影响,然后调控激素水平及其信号通路。2、我们克隆了M9矮化砧、八棱海棠砧以及烟富3的YUCCA10a基因,3个物种的YUCCA10a基因都由1149个核苷酸构成,M9矮化砧与其他两个物种只有1个差异核苷酸,3个物种的YUCCA10a基因推导编码相同的蛋白质。3、根据miRNA测序及靶基因的定量表达分析,烟富3/八棱海棠中miR160和miR166的低表达及其靶基因的高表达促进了茎顶端分生组织的发育,提高了其生长势。烟富3/M9中miR160和miR166的高表达及其靶基因的低表达抑制了茎顶端分生组织的发育。烟富3/八棱海棠中miR167、miR171、miR172的高表达及其靶基因的低表达促进了茎顶端分生组织的发育,提高其生长势。烟富3/M9中miR167、miR171、miR172的低表达及其靶基因的高表达抑制了茎顶端分生组织的发育。
【图文】：

生长素,合成过程,途径,单加氧酶

即色胺途径，吲哚乙腈途径，吲哚丙酮酸途径以及吲哚乙酰胺途径[50-51](图1-1)。植物体内最重要的一个生长素合成途径是吲哚丙酮酸途径 Trp→IPA→IAld→IAA。Trp 经转氨酶反应生成 IPA，，在由 YUCCA 黄素单加氧酶催化产生 IAA[56]。YUCCA黄素单加氧酶是催化生长素生物合成的色氨酸依赖性途径中关键限速步骤的重要酶[69]。Zhao Y (2001)和 Won C (2011)等人的研究表明催化吲哚-3-丙酮酸转化 IAA 的YUCCA 黄素单加氧酶，在生长素生产中具有关键作用[70-71]。图 1-1 植物体内生长素合成过程Figure 1-1 Growth process of auxin in plants

比较图,转导,比较图,砧木

19图 2-3 mRNA-Seq 数据中与激素信号转导相关的基因的比较图Fig 2-3. A comparative heat map shown for genes related to hormone signal transducfrom mRNA- Seq data.2.4 讨论植物激素影响果实的生长发育。果树的生长发育与 CTK、GA 、IAA 和 AB激素含量具有重要关系。砧木导致嫁接树体矮化或乔化，这可能是调节砧木内素的运输并改变内源激素的含量[4-6]。
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S661.1

【参考文献】