马尾松不定芽诱导激素浓度与时长交互效应研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liujunqiang6455314
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马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国南方亚热带地区分布面积广、脂材兼用的重要造林树种,在满足国内木材需求、松脂供应和维持国家生态安全中发挥着重要作用。马尾松不定芽诱导器官发生组织培养是优良珍贵种质保存和扩繁利用的基本手段之一。然而,如何在短期内诱导获得较多高质量的不定芽仍是马尾松组织培养体系构建的技术瓶颈之一。植物生长调节剂浓度及诱导时长对不定芽诱导具有重要影响。因此,本论文利用植物组织培养技术和转录组测序技术,研究6-BA不同浓度及不同诱导时长对马尾松不定芽诱导的差异表型效应,并针对不同浓度及时长处理的四组不定芽诱导差异表型开展转录组测序分析,探讨不同6-BA浓度及不同诱导时长处理下马尾松不定芽诱导相关基因的表达模式。主要研究结果如下:1.诱导培养基中的6-BA浓度及其诱导时长对成熟胚不定芽诱导的数量和芽长均有显著地交互的效应。在特定的诱导时长(2d~32d)内,诱导不定芽数量随6-BA浓度升高而增加(增殖系数从0增加到7.78);而在特定的6-BA浓度水平(4.4μmol·L-1,11.1μmol·L-1,44.4 μmol·L-1)内,诱导不定芽数则随诱导时长(2d~32d)的增加先上升后下降,均以16d诱导时长其不定芽平均诱导数最高(6.02、6.56、7.78),且芽生长正常;此外,不定芽长随6-BA浓度或时长的增加而逐渐变矮。2.马尾松茎段腋芽增殖与伸长培养的研究结果表明:6-BA浓度及其诱导时长对马尾松茎段腋芽诱导与增殖具有显著地影响,腋芽增殖数量随6-BA浓度升高及诱导时长延长而增加,经高浓度(6-BA22.2 μmol·L-1)诱导32d处理后,其腋芽增殖系数为6.11,单个茎段腋芽增殖数最高可达36~40个;WPM培养基中低浓度NH4+或去NH4+处理(NH4-+/NO3-:0.2-0.4或0)对腋芽伸长有一定的促进作用,每30d腋芽最大增长量分别为0.62cm和0.53cm,均高于其他处理组;附加0.98μmol·L-1的IBA对腋芽伸长生长具有更好的促进作用,每30d腋芽增长量为0.42cm,而其他浓度处理对其伸长生长促进效果不明显。3.不同浓度的IBA对茎段芽不定根诱导具有较为显著的影响,随IBA浓度(4.9 μmol·L-1、9.8 μmo1·L-1、19.6 μmok·L-1)增加,生根率先增加后降低(31.82%、48%、45.45%),不定根状态也存在差异变化。IBA浓度9.8 μmol·L-1为较适宜的马尾松茎段腋芽生根诱导浓度,该处理下诱导产生的不定根根系发达,细根数量多,生长状态良好,生根芽苗移栽可长成正常植株。4.6-BA低浓度(4.4μmol·L-1)短(4d)、长(32d)诱导时长,6-BA高浓度(44.4 μmol·L-1)短(4d)、长(32d)诱导时长这4组诱导处理下的成熟胚外植体,经转录组分析表明,12个测序样本经组装拼接共获得293900个unigene、聚类去冗余后获得110781个unigene。阈值为FDR<0.01,|logFC|>2时,其中有3425条基因发生差异表达。差异表达基因经GO(Qvalue<0.01)及KEGG(Qvalue<0.05)显著性富集分析发现,接种的外植体应对植物生长调节剂浓度与时长作用所形成的环境胁迫时,刺激反应、应激反应和防御反应等生物学过程存在显著差异响应;植物生长调节剂浓度与时长调控马尾松不定芽诱导的差异表现与植物激素信号转导、苯丙烷生物合成和次生代谢产物的生物合成等通路中的相关基因差异表达密切相关。在植物激素信号转导途径中,AHK、AHP、ARR-As等细胞分裂素相关基因在外植体诱导短时长(4d)诱导处理下表达上调,在外植体诱导长时长(32d)处理下表达下调;而AUX/IAAs、AUX/LAXs、SA URs、GH3s和ARFs等与生长素相关基因在不定芽诱导发生过程中的表达情况则相反,表现为短时长(4d)诱导处理下其表达下调,而长时长(32d)诱导处理下表达上调。
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