葡萄芽休眠机制及ABA和H2CN2处理响应研究

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葡萄是世界上广泛种植的果树之一,生产上主要分为鲜食葡萄和酿酒葡萄。鲜食葡萄是我国主要的园艺经济作物之一,研究鲜食葡萄的休眠机理,可以为农民丰产增收提供科学依据。本论文主要运用转录组侧序技术对不同休眠阶段的葡萄花芽休眠进行了分子机制研究。首先,在葡萄芽三个不同的休眠阶段,共发现了 6096个差异化表达的转录本(log2 ratio ≥1,FDR≤0.001)涉及 127 条通路。KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路分析显示差异表达基因主要富集于次级代谢和激素信号转导通路,GO(Gene Ontology)分析显示与氧化还原相关的基因主要富集于生物学过程功能组。其次,我们也阐述了单氰胺(HC)和脱落酸(ABA)对葡萄芽休眠及破眠的生理作用及分子机理。结果表明,芽休眠的解除受单氰胺和脱落酸调节,5%HC,100 mM ABA和5%HC+100 mM ABA处理休眠葡萄芽可以打破休眠状态。外源ABA处理提高了果糖含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,但是过氧化氢酶(CAT)活性在处理初期先增强然后减弱。单氰胺处理增加了休眠芽蔗糖和可溶性糖含量,提高了内源赤霉素和生长素含量但是降低了脱落酸含量。单氰胺、脱落酸和单氰胺-脱落酸处理使脱落酸路径相关基因,protein phosphatase 2C(PP2C家族)基因较对照组表达下调。在单氰胺和单氰胺-脱落酸处理后初期,赤霉素相关基因LOC100260853(probable carboxylesterase 8)表达下调,而 LOC100255710(probable carboxylesterase 8)基因表达上调。外源脱落酸处理使抗氧化酶基因表达上调,同时probable fructose-bisphosphate aldolase chloroplastic-like基因也上调表达。此外,本论文通过转录组技术研究了三个休眠阶段的芽中赤霉素和脱落酸的信号转导机制。结果表明内休眠芽与生态休眠芽相比,大多数protein phosphatase 2C(PP2C)相关基因表达下调;夏芽和内休眠芽相比,三个PYR/PYLs相关基因表达上调;类休眠芽和内休眠芽相比,一个基因表达下调,同时与serine/threonine-protein kinase(SnRK2)相关的4个基因也下调表达。在赤霉素信号通路中,夏芽和内休眠芽相比,六个编码DELLA蛋白的基因下调表达;类休眠与内休眠相比10个编码DELLA蛋白的基因上调表达;类休眠芽与内休眠相比,9个编码GID2蛋白的基因上调表达;夏芽与内休眠芽相比,6个编码GID2蛋白基因下调表达。本论文通过转录组测序技术对不同休眠阶段的葡萄芽进行了一系列的比较分析,部分揭示了芽休眠的生理及分子机制,为芽休眠及破眠技术的运用提供了良好的理论基础。
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