KT/HAK/KUP家族基因在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应

【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过钾肥施用分析其对桃花生长发育、钾素含量及花朵开放时期的影响;通过HNO3-HCl O4法消化样品,利用ICP-AES设备测定桃花开放不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量q RT-PCR技术,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期的表达水平,确定主效基因;进一步通过q RT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期对钾肥施用的差异响应;利用异源细菌缺失功能互补法验证主效基因的功能,将KUP11的CDS序列克隆到p PAB404中形成重组表达载体p PAB404-KUP11,测序验证的重组载体转化到大肠杆菌功能缺失突变菌株TK2420中,分析重组载体p PAB404-KUP11恢复TK2420突变细菌吸收外界K+(KCl或K2SO4)的功能。【结果】钾肥施用使‘霞晖6号’桃花提前2 d开放,并显著促进了盛开期桃花的发育,花朵鲜重增加21.5%。此外,盛开期桃花K+含量也最高,其次是初开期和花蕾期,败落期则最低。因此,钾肥施用显著增强了桃花开放过程中花朵K+的富集水平,在花蕾期、初开期、盛开期和败落期分别提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1—13在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,但在盛开期的表达水平均达到最高,且在转录水平对钾肥施用的响应不同。KUP1和KUP5基因对钾肥施用最为敏感,其表达水平从花蕾期至桃花盛开期是持续被诱导的;KUP11在桃花开放的整个过程中表达量最高,钾肥处理显著诱导了其在花蕾形成初期的表达并抑制了其在桃花败落期的表达量。表达载体p PAB404-KUP11能恢复TK2420细菌重新吸收K+,且对外界KCl和K2SO4均有吸收,说明KUP11的表达水平与K+的吸收呈正相关性。【结论】钾肥施用促进桃花发育,改善钾营养状况,催使桃花提前开放,并对KUP家族基因在开花不同时期转录水平的调控有差异;KUP11转运体具有吸收外界K+的功能,在桃花开放过程中起重要作用。

Analysis of Expression of KT/HAK/KUP Family Genes and Their Responses to Potassium Fertilizer Application During Peach Flowering