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茄子(Solanum melongema L.)为喜温型蔬菜,其生长适宜温度为22～30℃,但高温(35℃以上)时会表现伤害症状,导致茄子产量和品质的下降。随着全球气候变暖,温室效应加剧,高温对茄子造成的危害愈来愈严重。因此,如何提高茄子耐热性是当前急需解决的问题。本研究对不同耐热性的茄子品种在热胁迫过程中叶片各项生理指标的影响、叶肉细胞显微结构和超微结构的变化以及热胁迫响应基因进行了研究,以期为深入研究茄子的热胁迫反应提供有参考价值的资料。主要研究结果如下:
1.研究了热胁迫对茄子耐热品系05-4和热敏品系05-1叶片膜透性,AsA、GSH和可溶性糖含量的影响。在热胁迫下,耐热品系的相对膜透性升高幅度明显低于热敏品系,同时耐热品系较热敏品系AsA含量高,耐热品系GSH含量开始增加的时期早于热敏品系,耐热品系可溶性糖含量呈上升趋势,热敏品系可溶性糖含量随着热处理时间的延长而下降。总体表现出热敏品系对高温逆境的适应能力明显较弱。
2.研究了热胁迫对茄子耐热品系05-4和热敏品系05-1叶肉细胞显微结构和细胞超微结构的影响。热胁迫下两者叶肉细胞均发生膨大,但耐热品系细胞膨大变形较晚。在热胁迫下,不同耐热性品系叶绿体的类囊体膜片层均较早出现膨胀松散,但解体时间却比叶绿体被膜晚,另外,叶绿体呈现解体状态的时间早于线粒体。相比之下,在结构变化出现的时间上热敏品系更早发生,总体表现出耐热品系膜的热稳定性高。
3.以茄子耐热自交系05-4幼苗为研究对象,利用cDNA-AFLP技术,对热胁迫下茄子叶片的基因差异表达进行研究。通过64对引物组合,共扩增得到2400余条的TDFs。其53条是与高温胁迫反应相关的差异表达片段,其中42条TDFs为上调表达或高温胁迫下特异性表达,11条TDFs抑制或下调表达。并对其中24条TDFs进行了成功克隆、测序和序列分析。BLAST分析结果表明15条TDFs与NCBI已有序列同源性较高,功能涉及代谢、光合作用、转录因子、信号传导、逆境响应等。6个TDFs序列与数据库中己登入的未知功能基因相似,另有3条TDFs未能找到显著同源的序列信息或同源性低,可能为未报道的新基因。
为了验证cDNA-AFLP方法研究基因表达的可信度,本实验随机从15条TDFs抽取5条进行荧光定量PCR(Q-PCR)分析。结果表明:RNA结合蛋白(A9T5-1)和阳离子过氧化物酶(A9T10-3)mRNA在热胁迫6 h时上调表达,随后稍有减弱;富含亮氨酸抗性蛋白(A10T6-1)及mutt/nudix结构水解酶与锌指蛋白家族(A10T8和A11T6-3)mRNS在热胁迫下大量表达。说明荧光定量PCR表达模式与cDNA-AFLP分析结果一致。