【摘 要】
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目的:分枝列当是一种根部寄生植物,以特化的器官—吸器侵入寄主根部截取寄主的营养物质和水分。明确分枝列当吸器形成过程,探究吸器形成机理和筛选影响吸器形成的相关基因,可为后期建立高效防控分枝列当体系提供理论依据。方法:采用石蜡切片和显微观察分析分枝列当吸器形成过程,明确分枝列当吸器形成过程形态及细胞学特征,利用液质联用法（LC-MS）检测参与调控分枝列当吸器形成不同阶段的内源植物激素,通过转录组测序技
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目的:分枝列当是一种根部寄生植物,以特化的器官—吸器侵入寄主根部截取寄主的营养物质和水分。明确分枝列当吸器形成过程,探究吸器形成机理和筛选影响吸器形成的相关基因,可为后期建立高效防控分枝列当体系提供理论依据。方法:采用石蜡切片和显微观察分析分枝列当吸器形成过程,明确分枝列当吸器形成过程形态及细胞学特征,利用液质联用法（LC-MS）检测参与调控分枝列当吸器形成不同阶段的内源植物激素,通过转录组测序技术筛选分析影响分枝列当吸器形成涉及代谢通路及相关基因,在无寄主条件下建立分枝列当再生体系,诱导分枝列当愈伤组织形成吸器寄生寄主甜瓜。结果:1列当种子接种甜瓜根部第3d时,列当种子开始萌发;接种第5 d时,分枝列当芽管顶端膨大形成初始吸器（S0时期）;接种第7 d时,吸器顶端稳固地附着在寄主根部（S1时期）,第9 d时基部开始膨大（S2时期）,接种第11 d,寄生部位形成瘤节（S3时期）。石蜡切片观察结果显示:分枝列当接种第8d时吸器细胞侵入甜瓜皮层,并在甜瓜根皮层细胞扩展过程中形成大量的爪状结构（S2）;接种第11 d时,吸器侵入细胞与寄主维管束连接（S3时期）,形成完整的寄生体系。2分枝列当吸器形成过程有17种植物激素参与调控,其中生长素类激素、细胞分裂素类、油菜素内脂类含量变化显著,例如:生长素类激素吲哚-3-甲醛在分枝列当形成初始吸器（S0时期）发育至吸器细胞与维管束连接（S3时期）含量下降6.12倍;细胞分裂素类反式玉米素核苷的含量增长6.02倍;油菜素内酯的含量增长了481.95倍,推测这三类植物激素在分枝列当吸器形成过程中发挥着关键调控作用。3转录组分析获得71258个差异表达基因,部分差异基因富集到到内源植物激素生物合成生物过程,其中较多基因注释到生长素、细胞分裂素、油菜素内酯生物合成通路,生长素合成相关基因在分枝列当吸器形成各个阶段具有不同基因的表达,而油菜素内脂相关基因集中在分枝列当吸器S0时期、S1时期、S2时期上调表达,细胞分裂素合成相关基因在分枝列当吸器S3时期上调表达,推测在分枝列当吸器形成过程中,生长素、油菜素内脂和细胞分裂素合成相关基因起重要的调控作用。4分枝列当愈伤组织诱导最佳培养基为:B5培养基不添加植物激素和在B5培养基辅加8 mg/L GA3+1mg/L IAA均可高效诱导形成愈伤组织,诱导率分别为:88.89%和86.11%。不定芽诱导最佳培养基:B5+8 mg/L GA3+1 mg/L IAA+1 mg/L6-BA,诱导率达58.21%,其次在B5培养基中不添加任何植物激素诱导2周的愈伤组织可以寄生甜瓜根部且吸器细胞与寄主维管束连接,建立寄生关系。结论:在根室条件下,分枝列当在接种寄主甜瓜根部后第11天时与甜瓜根维管束连接,在吸器发育过程中,生长素类激素、细胞分裂素类、油菜素内酯含量变化显著;吸器发育过程中差异基因显著富集到玉米素生物合成和植物激素信号转导通路,部分基因与生长素、细胞分裂素、油菜素内脂生物合成相关,推测这三种植物激素及其合成相关代谢基因在吸器形成过程发挥关键的调控作用;以分枝列当种子为外植体在B5培养基中辅加植物激素可高效稳定分枝列当诱导愈伤组织以及不定芽;且诱导的列当愈伤组织具有寄生性。
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