核桃试管嫩茎生根的形态结构及激素调控研究

 以核桃品种‘新早丰’试管嫩茎为试材, 对其诱导生根过程中的形态结构及相关的生长素(IAA) 和脱落酸(ABA) 变化进行了研究。证实诱导生根过程中核桃嫩茎不定根原基发生于形成层, 特别是髓射线正对的形成层部分; 根原基起始分化期为诱导第6 天左右, 伸长期是第10天; 如果12 d之后仍放在诱导培养基中, 生根率下降, 并且出现茎基愈伤化、茎尖变黑和叶片脱落等现象; 若生根诱导10 d后转入无植物生长调节剂培养基, 培养5 d左右可见根尖突出表皮, 根系发育正常; 同时与不定根形态发生相应的内源IAA和ABA的变化是根原基的发生期和伸长期, 内源IAA出现高峰, 内源ABA呈上升趋势,IAA /ABA值在根原基的发生前为最大, 随后降低。本研究不仅从形态结构证实了二步生根法的合理性, 而且从生理学角度阐述了不定根发生的IAA /ABA调控机制。     

苹果生长素阻遏蛋白基因MdIAA26的分子克隆与功能鉴定

从‘皇家嘎拉’苹果（Malus × domestica Borkh.）中克隆了一个生长素阻遏蛋白家族基因（基因序列号MDP0000164095）。测序发现,该基因包含长为978 bp完整的开放阅读框,编码325个氨基酸。系统进化树分析表明,这一生长素阻遏蛋白与拟南芥IAA26同源序列相似性最高,因此将该基因命名为MdIAA26。利用PlantCare数据库进行基因启动子顺式作用元件预测分析发现,MdIAA26启动子序列中含有与脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）、水杨酸（SA）及干旱信号相关的顺式作用元件。荧光定量PCR分析表明,MdIAA26在苹果的各组织中均有表达,在根和叶片中表达量相对较高;苹果组培苗中MdIAA26的表达明显受到ABA和IAA的诱导。MdIAA26过量表达的苹果愈伤组织在外源ABA处理下和MdIAA26异位表达拟南芥在外源ABA、PEG和IAA处理条件下,生长势均明显比野生型对照强,表明MdIAA26降低了对ABA和IAA的敏感性和对干旱的抗性。     

桃PpSnRK1蛋白激酶对植株根系生长的影响

为探讨桃PpSnRK1蛋白激酶对植株根系生长的影响,以桃[Prunuspersica(L.)Batsch]实生苗为试材,通过外源施加水杨酸(SnRK1促进剂)和海藻糖(SnRK1抑制剂)调节植株体内Sn RK1活性,观测其对植株根系构型及活力的影响。从桃叶片克隆到PpSnRKα(Ppa004347m)目的基因,通过农杆菌介导遗传转化获得超表达PpSnRKα拟南芥植株,以T3代纯合株系为试材,观测PpSnRKα对拟南芥根系构型及根系中生长素合成和转运基因表达的影响。结果表明,无论是瞬时还是长期施加水杨酸,桃幼苗根系PpSnRK1α表达量与SnRK1酶活性都上调,且促进了根系生长,提高了根系活力,而施加海藻糖后抑制了根系生长和根系活力,当同时施加水杨酸+海藻糖(1︰1,体积比)后,SnRK1酶活性及PpSnRK1α表达量介于上述两个处理之间,且部分缓解了海藻糖对根系生长的抑制作用。通过观察超表达PpSnRKα拟南芥4-1、4-2、4-3纯合株系的根系可知,SnRK1可以增加根系的长度和密度,特别是增加了侧根的数量;通过RT-qPCR技术分析,超表达PpSnRKα拟南芥的3株纯合株系根系中,无论是生长素合成相关基因(AtTAA1、AtYUC2、AtYUC6),还是生长素运输相关基因(AtPIN1、AtPIN2、AtPIN3)表达量相比野生型均明显上调,且外施0.1 mg·L-1 IAA的野生型株系与3株超表达PpSnRKα拟南芥纯合株系的根系表型相似,根系密度、长度及侧根数量增加,说明SnRK1对植株根系构型的影响与生长素信号途径密切相关,其可以正向调控生长素的合成与转运,进而正向调控根系生长,特别是侧根生长。     

茉莉酸甲酯对葡萄植株不定根发育的影响

利用不同浓度的茉莉酸甲酯（MeJA）对葡萄组培植株进行处理,进而分析其生理及基因表达变化,结果表明MeJA能抑制植株不定根的分化和伸长,诱导根、茎、叶组织中的脱落酸（ABA）含量升高,但降低赤霉素（GA）、生长素（IAA）和细胞分裂素（ZR）的含量,且影响叶片中叶绿素代谢导致褪绿黄化。MeJA能诱导植物体内茉莉酸合成代谢基因表达进而提高内源茉莉酸的含量,诱导ABA合成代谢和信号路径中的基因表达,但是会抑制生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯合成代谢基因的表达,抑制了与根发育和延伸相关基因VvXET、VvEXPB2、VvEXPA7和VvWUS的表达,进而抑制不定根的发生,导致植物发育缓慢。因此,MeJA通过影响其他激素的合成代谢来调控它们在植物中的含量,导致内源激素不平衡影响植株发育,并调控植株根的发育状态,在不定根发育方面起负向调控作用。     

喷施GA3和2,4-D对留树保鲜脐橙落果和内源激素含量的影响

 以纽荷尔脐橙（Newhall Navel Orange）为试材,测定喷施GA₃和2,4-D的植株留树保鲜果实的落果率和果实内源赤霉素（GA）、生长素（IAA）、玉米素核苷（ZR）、脱落酸（ABA）含量的变化,探讨内源激素与留树保鲜脐橙落果的关系。结果表明：植物生长调节剂处理能降低果实内源GA、IAA、ZR含量下降的速度,减缓内源ABA及ABA/（GA + IAA + ZR）的升高,减少留树保鲜过程中的落果,其中以20 mg · L^-1 GA₃ + 20 mg · L^-1 2,4-D混合处理的效果最好,且留树保鲜应以60 d左右为宜。初步分析认为内源GA、IAA、ZR含量的下降,内源ABA及ABA/（GA + IAA + ZR）的升高加速了果实离层的产生,共同促进了留树保鲜脐橙果实的衰老脱落。     

绞缢对苹果矮砧压条新梢激素含量及生根相关基因表达的影响

以1年生苹果矮化砧木‘9-3’为试材,研究了绞缢处理对压条新梢生根和生根过程中内源激素含量及生根相关基因表达的影响。结果表明:绞缢处理的新梢生根时间早于对照,且其生根率显著高于对照;在愈伤组织形成期,绞缢处理的新梢内IAA、ABA、ZR含量和IAA/ABA、IAA/GA_3、IAA/ZR比值均显著高于对照,ARRO-1、ARF7和ARF19基因表达量也显著高于对照;在不定根发生始期,绞缢处理的新梢内IAA和GA_3含量及ARRO-1基因的表达量均显著高于对照;在不定根发生盛期,绞缢处理的新梢内IAA含量和IAA/ABA、IAA/GA_3、IAA/ZR比值均显著低于对照,而ZR含量和ARRO-1基因表达量均显著高于对照。     

普通型与短枝型苹果接穗对嫁接幼树根系构型的影响

以嫁接在‘冀砧2号’自根砧上的‘天红1号’(普通型红富士)、‘天红2号’(短枝型红富士)1年生盆栽苹果幼树为试材,以‘冀砧2号’/‘冀砧2号’为对照,研究不同生长类型品种接穗嫁接在‘冀砧2号’自根砧上的根系构型和内源激素含量差异。结果表明,‘天红1号’接穗植株新梢长度、地上部鲜质量、根系鲜质量和根冠比最高。‘天红1号’接穗植株根系活力显著高于‘天红2号’接穗植株和对照植株。‘天红1号’接穗植株根系体积、根尖数最大;对照植株的根系长度、表面积、根平均直径和根分叉数最大。‘天红1号’接穗植株叶片IAA含量,根系IAA、ZR和GA₃含量最高。‘天红1号’接穗植株根系MdPIN1a、MdAUX1、MdARF7和MdYUCCA10相对表达量高于对照和‘天红2号’接穗植株。综合研究结果,与短枝型红富士‘天红2号’相比,普通型红富士‘天红1号’嫁接在‘冀砧2号’自根砧上的树体长势旺,根系发达;不同生长类型接穗梢尖产生生长素的多少及向基运输的生理生化机制差异是造成同一自根砧根系构型差异的主要原因,ZR和GA₃参与了根系构型的建成。     

石蒜鳞茎膨大过程中内源激素相关基因的差异表达研究

石蒜（Lycoris radiata）鳞茎自然膨大过程很慢，严重制约其商业化生产的发展，研究鳞茎膨大过程中内源激素的变化规律，能够为利用外施生长调节剂调控石蒜鳞茎的膨大提供理论依据。本研究通过构建同一遗传背景下的石蒜鳞茎膨大过程材料，研究鳞茎膨大过程中4种内源激素：生长素（IAA）、细胞分裂素（CK）、赤霉素（GA）以及脱落酸（ABA）含量的变化，并通过转录组测序的方式，研究此过程中内源激素合成及信号转导基因表达的变化。结果表明：内源GA能够负调控石蒜鳞茎的膨大，而内源IAA和CK正向调控，但IAA的作用时期可能更多集中于鳞茎膨大早期，且可能通过调控CK的合成及信号转导过程来发挥作用，内源ABA可能在石蒜鳞茎膨大的调控过程中作用不大。另外，还发现茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）相关基因在石蒜鳞茎膨大过程中表达上调，暗示JA和SA的调控作用可能与石蒜鳞茎的膨大呈正相关。     

猕猴桃后熟过程中ABA响应结合因子AcAREB1调控AcGH3.1的表达

以‘红阳’猕猴桃为试材,研究脱落酸(ABA)对果实采后成熟过程中生长素(IAA)代谢的影响。结果表明,外源ABA处理能够加速自由态IAA的降解,提高IAA-Asp含量,同时可以显著促进IAA降解相关基因AcGH3.1的表达。从猕猴桃基因组数据库中分离鉴定到5个ABA响应结合因子基因(AcAREB1～AcAREB5),荧光定量PCR显示,5个基因在果实采后成熟过程中均能不同程度响应ABA。酵母单杂交结果显示,AcAREB1能够直接结合到AcGH3.1的启动子上。亚细胞定位显示AcAREB1定位在细胞核上。酵母自激活试验表明AcAREB1具有转录激活活性。这些结果表明,在猕猴桃果实成熟过程中,AcAREB1可以响应ABA,调控AcGH3.1的表达,从而促进IAA的降解,最终使得果实开始软化成熟。     

根际CO2对薄皮甜瓜根系生长及内源激素的影响

以薄皮甜瓜‘玉美人’为试材,采用气雾法根际CO₂自动控制系统,研究了6种不同的根际CO₂浓度（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%,其中以0.2%的常规根际CO₂浓度为对照）下薄皮甜瓜根系生长指标和根系内生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）含量的变化,以期为深入研究根际高CO₂下植株生长的内在机制提供参考依据。结果表明：随着CO₂浓度升高和处理时间的延长,薄皮甜瓜根系生长指标和促进生长型激素（IAA、CTK和GA）的含量均表现先增加后下降的变化趋势。CO₂处理前6 d,根长、根系表面积、总根尖数、根系平均直径、根系活力、IAA、CTK和GA的含量均显著高于对照,且浓度越高,增加的幅度越大。处理9 d后,根系生长受到不同程度的抑制,IAA、CTK和GA含量随CO₂浓度的升高而下降,而ABA含量逐渐增加。根际CO₂浓度不同,激素达到峰值的时间不同,CO     

不同骨干枝角度桃树内源激素的研究

以6年生单主干形‘燕红’和‘沙红’2个桃树品种为试材,采用Elx800酶标仪进行酶联免疫吸附测定法,研究了桃树不同骨干枝角度对成熟果实、树皮、枝皮以及枝条内源激素含量的影响,以期探索出不同骨干枝角度内源激素分布情况,为生产上提供理论指导。结果表明:骨干枝倾斜45°的成熟果实、树皮、枝皮以及枝条中赤霉素(GA)和生长素(IAA)含量显著高于其它处理,玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量则是骨干枝角度倾斜45°显著低于其它处理;ZR/GA、ZR/IAA、ABA/GA、ABA/IAA均是骨干枝倾斜45°最大,其次是骨干枝倾斜30°,最低的为对照(直立);不同桃树品种成熟果实、树皮、枝皮和枝条中内源激素含量存在差异。     

草莓生长素合成限速酶FaYUC11基因的克隆和功能分析

【目的】克隆草莓YUC家族新基因,探究其在草莓中的具体调控作用。【方法】以‘久香’草莓为材料,利用同源克隆技术克隆草莓果实大小调控相关的新基因,利用病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)结合定量RT-PCR技术,分析新基因在草莓果实膨大调控中的作用。【结果】从‘久香’草莓果实中克隆到1个草莓果实大小调控相关的新基因,命名为FaYUC11(Gen Bank登录号:JX417083.1),用草莓幼果微注射法建立了病毒诱导FaYUC11基因沉默的转基因草莓体系,结果发现,FaYUC11基因沉默后果实的膨大和正常生长均受到影响,并且导致果实瘦果(种子)中游离生长素含量下降、果实纵横径增长率降低。【结论】FaYUC11基因是草莓生长素合成途径中的关键基因,该基因通过调控生长素的合成继而调控果实的膨大。     

CsAREB转录因子在柑橘果实发育中的作用

以江津甜橙的低酸小果变异品种‘长叶橙’(Citrus sinensis L.Osbeck‘Changyecheng’)和高酸大果芽变品种‘大果锦橙’(C.sinensis L.Osbeck‘Daguo Jincheng’)为材料,对其AREB(ABA responsive element binding)/ABFs(ABRE binding factors)转录因子基因,即CsAREB1和CsAREB2进行了生物信息学及时空表达分析;采用酶联免疫法(ELISA)测定了不同发育时期果实内源激素(ABA、IAA、GA和ZR)含量。结果表明:CsAREB1的开放阅读框(ORF)长度为1 338 bp,编码445个氨基酸;CsAREB2的ORF为1 347 bp,编码448个氨基酸。CsAREB1和CsAREB2在叶、花、果中的表达存在组织特异性。在果实发育过程中,CsAREB1的表达量在‘长叶橙’中呈上升趋势,在‘大果锦橙’中呈先降后升趋势;CsAREB2的表达量在2个品种中总体均呈上升趋势。在果实细胞分裂期,‘长叶橙’果实CsAREB1、CsAREB2的表达量高于‘大果锦橙’,而在果实膨大期的果皮组织中‘长叶橙’低于‘大果锦橙’,在果肉组织中没有显著差异。两品种CsAREB1和CsAREB2的表达均受外源ABA的诱导。在细胞分裂期和膨大期的果皮组织中‘大果锦橙’中IAA、GA、ZR含量,以及IAA、GA、ZR与ABA的比值均高于‘长叶橙’,而在膨大期果肉组织中这一比值低于‘长叶橙’。随着果实的发育,CsAREB1和CsAREB2的表达量变化与果实内源ABA的含量变化趋势基本一致,而与其他内源激素的含量变化无明显相关关系。研究结果表明:CsAREB1和CsAREB2的转录水平受ABA的调控,通过参与柑橘果实ABA生成,影响柑橘果实体积发育过程。     

葡萄PYL基因家族的鉴定与表达分析

【目的】通过分析葡萄(Vitis vinifera L.)PYL基因在非生物胁迫条件下的响应情况,丰富PYR/PYL/RCAR(Pyrabactin Resistance/Pyr1-Like/Regulatory Components of ABA Receptor)在ABA信号和启动信号转导中的功能。【方法】利用生物信息学方法,筛选葡萄中的PYL基因,并对其进行生物信息学及非生物胁迫下的响应分析。【结果】从葡萄基因组中共鉴定出6个PYL基因,Vv PYL家族无染色体偏好性,Vv PYL5无内含子结构;除Vv PYL4外均富含酸性氨基酸,该家族成员主要定位于细胞质中,并有多个保守位点。10%(ω)PEG和100μmol·L~(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1和Vv PYL2表达水平与对照相比差异显著,分别为对照的1.3~1.8倍。50μmol·L~(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1表达水平与对照差异显著,为对照的1.5倍;400 mmol·L~(-1)Na Cl、10%PEG、50μmol·L~(-1)ABA和100μmol·L~(-1)ABA处理24 h后,Vv PYL1和Vv PYL2的表达水平显著高于对照,为对照的1.2~2.2倍,400 mmol·L~(-1)Na Cl处理24 h后,Vv PYL6的表达水平显著高于对照,为对照的1.6倍。【结论】克隆得到葡萄的6个PYL基因,高度保守,分为3个亚组;能够响应不同非生物胁迫。本研究为葡萄PYL基因在逆境应答中的功能研究提供了基础。     

ABA对‘巨峰’葡萄采后成熟关键基因表达的影响

利用ABA、NDGA(Nordihydroguaiaretictic acid,NCED酶抑制剂)和氟啶酮(Fluridone)、乙烯利和AS6(3’-hexylsulfanyl-ABA,PYL-PP2C受体拮抗剂)处理‘巨峰’葡萄采后果实,分析果实硬度、花色苷、芳香挥发物及相关基因表达量等的变化。结果表明,ABA可促进花色苷、可溶性固形物和香气挥发物形成,降低可滴定酸含量与果实硬度。NDGA、氟啶酮、AS6的效果与ABA相反。VvMYBA2、VvUFGT和VvEGS1的表达可促进花色苷的积累和芳香挥发物的形成,而Vv LAR1则减少花色苷积累。施加外源ABA,可促进果实内源ABA含量增加和VvOPR3、VvACO1和VvSUT11的表达;AS6处理也可增加内源性ABA含量,而NDGA、氟啶酮则相反。VvNCED1、VvCYP707A1、VvPYL8的表达与内源ABA含量基本一致,相比之下,AS6可下调V PYL8表达量。VvPP2C49的表达变化与内源ABA相反,AS6促进VvPP2C49表达。这些结果表明果实内源ABA含量影响花色苷、香气挥发产物的形成,促进果实软化和糖代谢。     

沙藏埋枝处理对促进平欧杂种榛绿枝扦插生根的机制分析

【目的】探讨埋干黄化促进榛子嫩枝扦插生根的生理生化基础,为榛子及其他木本植物的扦插繁殖提供理论依据和技术支持。【方法】以平欧杂种榛为材料,对1 a生硬枝进行埋干催芽,获得基部黄化嫩枝,结合生长素处理,进行扦插生根试验并测定插穗营养物质、酚类化合物和内源激素含量。【结果】榛子黄化嫩枝的生根率显著高于非黄化嫩枝,黄化处理提高了榛子嫩枝的可溶性糖、可溶性蛋白和酚酸含量,降低了类黄酮和ABA含量,对IAA含量没有影响。在生根诱导初期,榛子黄化嫩枝的IAA含量极显著升高,IAA/ABA值显著上升,ABA含量变化不显著;未黄化嫩枝的IAA含量、ABA含量和IAA/ABA值没有显著变化。施加外源IBA后在生根诱导初期,黄化嫩枝的IAA含量升高了176%,IAA/ABA值极显著上升,ABA含量没有显著变化;未黄化嫩枝的IAA含量升高了75%,IAA/ABA值显著上升,ABA含量变化不显著。【结论】埋干黄化可以提高榛子嫩枝扦插的生根率,黄化处理促进了榛子嫩枝内源生长素的运输和对外源生长素的吸收转化,IAA/ABA值是衡量榛子嫩枝生根能力的一个重要指标。     

ABA和乙烯互作调控葡萄VlMybA1和VlMybA2表达并促进果皮着色

以‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera×V. labrusca‘Kyoho’)为试材，研究了不同发育阶段果实花青素和ABA积累和乙烯释放的变化模式，及其与其合成或调控关键基因表达量的变化。基因表达、启动子响应和相对丰度分析表明，外源ABA处理上调了VlMybA1和VlMybA2表达，其中VlMybA1显著表达，促进果皮着色；外源ACC处理显著上调了Vl Myb A2表达，促进果皮着色。ABA和乙烯存在互作，100μmol·L^-1的外源ABA处理能够大幅度诱导内源乙烯的释放，500μmol·L^-1的外源ACC处理能够显著提高内源A BA含量；外源ABA处理能通过提高果皮内源乙烯释放水平增加VlMybA2的相对丰度。总之，ABA能直接调控VlMybA1表达，通过乙烯间接调控VlMybA2表达，促进葡萄果皮着色。     

梨矮化砧木‘中矮1号’生长素氢转运体基因PcAHS及其启动子的克隆与表达分析

以梨（Pyrus communis L.）紧凑型矮化砧木‘中矮1号’及其母本‘锦香’新梢韧皮部为试材,根据转录组测序结果设计特异性引物,克隆到1个长1 239 bp的基因序列。该序列在两个品种间不存在差异,均编码412个氨基酸,其氨基酸序列与苹果（np_001280772.1）、梅（xp_008242099.1）、毛果杨（xp_002306421.2）、草莓（xp_00428771.1）的生长素氢转运体基因（AHS）编码的氨基酸序列的相似性在67% ~ 99%之间,命名为PcAHS。qRT-PCR分析发现,‘中矮1号’新梢韧皮部中PcAHS的表达量均低于母本‘锦香’,推测其启动子序列存在差异。‘中矮1号’及其母本‘锦香’PcAHS 基因上游启动子长度分别为828 bp和888 bp,二者相似性89.1%。序列分析发现‘中矮1号’PcAHS基因启动子有一段58 bp（–496 bp ~–553 bp）的缺失;利用植物顺式作用元件数据库PLACE和PLANTCARE分析表明,‘中矮1号’启动子含有一个‘锦香’没有的BPBF转录因子结合元件P-box。推测‘中矮1号’PcAHS基因启动子特有的片段缺失和P-box转录因子结合元件可能是导致其表达量低并通过影响生长素的运输最终引起矮化的原因。     

胞质pH参与5–氨基乙酰丙酸诱导的苹果叶片气孔开放

为了揭示5–氨基乙酰丙酸(ALA)调控气孔运动的机制,以‘富士’苹果试管苗叶片下表皮为材料,研究了ALA调节气孔运动与胞质pH的关系,发现脱落酸(ABA)和苄胺(弱碱)可以诱导气孔关闭,并引起胞质pH和活性氧(ROS)显著上升;ALA和丁酸(弱酸)可以抑制ABA诱导的气孔关闭,同时抑制胞质pH和ROS上升。苄胺能减弱ALA对ABA诱导气孔关闭的抑制效应,而ALA和丁酸则抑制外源H_2O_2和Ca~(2+)诱导的气孔关闭。这些结果表明,胞质pH处在ALA调节气孔运动信号途径的上游参与气孔调节。qRT-PCR分析结果显示,ABA诱导苹果叶片下表皮细胞液泡膜H~+-ATPase编码基因Mdvha-c2和Mdvha-c3上调表达,而ALA则抑制这种效应,说明ALA可能通过抑制液泡膜离子泵活性,减少胞质H~+向液泡内运输,导致胞质酸化,从而促进气孔开放。因此,ALA对苹果叶片气孔运动的调节效应可能经由胞质pH途径实现。     

根系分区灌水对苹果叶片内源激素及生长的影响

 以2年生分根盆栽‘皇家嘎拉’ (Royal Gala) 苹果为试材, 通过全部根系、3 /4、2 /4、1 /4根系灌水和全部根系干旱5种处理研究了根系分区灌水对叶片内源激素变化及枝叶生长的影响。结果表明1 /4、2 /4根系灌水叶片ABA含量提高, IAA、GA₃、ZR含量降低, 枝叶生长显著被抑制, 并认为局部灌水处理对枝叶生长的抑制是由于根系ABA合成量增加、CTK合成量降低, 地上部茎尖和幼叶IAA、GA₃合成量降低共同作用的结果。