环境与植物激素对马铃薯块茎休眠与萌发的影响研究

马铃薯是重要的经济作物,其块茎休眠期的长短一定程度上影响马铃薯的经济效益,而芽的萌发则是打破休眠的标志。目前,由于马铃薯块茎休眠及芽萌发机制尚不明确,严重阻碍马铃薯的种薯生产以及块茎的加工利用。因此,研究马铃薯块茎休眠和芽的萌发机制具有重要的经济价值。综述了植物激素和环境因素对马铃薯块茎休眠及芽萌发的影响,以期为马铃薯的贮藏保鲜和加工利用等提供参考。     

马铃薯块茎休眠及萌发过程中几种酶活性变化

以马铃薯脱毒试管薯为试验材料，研究块茎休眠和块茎顶芽萌发生长过程中几种相关酶活性变化。结果表明，块茎贮藏过程中淀粉酶、淀粉磷酸化酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性的消长，与块茎形态上的休眠及萌发有密切关系。处于休眠期间的块茎内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性很低，随着休眠的解除及顶芽萌动活性逐渐增强，当顶芽开始生长时活性再镒降低；过氧化物酶和多酚氧化酶在块茎休眠时活性较高，顶芽萌动后活性迅速下降；不同品种间这四种酶的变化趋势基本相同。     

马铃薯的休眠特性及其生理调控研究

试验马铃薯品种、自交实生薯、杂交实生薯的休眠特性。室温保存品种的强度和幅度分别为42~70d和35~42d;自交实生薯分别为56~77d和42~49d,杂交实生薯分别为56~91d和49~63d。赤霉素处理能使休眠期较室温保存期强度缩短25.0%~62.5%,幅度缩短34.7%~71.4%,但使芽的生长变弱。变温处理能有效缩短休眠期较长的品种和家系的休眠时间,对缩短休眠期短的品种和家系的休眠时间效果不明显,但能使休眠幅度较室温下缩短28.6%~50.0%,使芽生长得较粗壮。赤霉素处理和变温处理均不能改变３种类型试验材料之间休眠幅度的差异。CIPC抑芽剂处理块茎,能够有效地抑制芽的生长。     

基于侯选基因标记的四倍体马铃薯休眠QTL关联分析

休眠期是马铃薯(SolanumtuberosumL.)重要的块茎性状之一,寻找调控马铃薯块茎休眠的关键基因,揭示其分子机制以选育具有适宜休眠期长度的马铃薯品种,对于解决当前马铃薯产业中过长或过短休眠期带来的经济损失和食品安全隐患等问题十分关键。前期研究在二倍体马铃薯连锁群体中定位了6个加性休眠QTL,本研究拟在四倍体马铃薯育种材料中验证这些休眠QTL。基于休眠QTL连锁的候选基因标记,采用混合线性模型(MLM),模型中考虑群体结构和亲缘关系(Q+K),在四倍体马铃薯自然群体St-hzau中对马铃薯块茎休眠期进行了关联分析。5号染色体上休眠QTL DorB5.3连锁的候选基因标记S199₃00和GWD (根据葡聚糖水双激酶α-glucan water dikinase基因设计)与马铃薯块茎休眠期具有显著的关联(P<0.05),分别解释了休眠期表型变异的7.8%和3.2%,分别能增加休眠期7.1 d和4.5 d,即在二倍体马铃薯连锁群体中定位的稳定主效休眠QTL DorB5.3在四倍体马铃薯关联群体St-hzau中也表现显著, DorB5.3的稳定性在关联分析结...     

马铃薯块茎内源激素变化与块茎增大生长的相关规律

以晋薯２号，紫花白，内薯３号为材料，系统研究了马铃薯生育期间块茎内源激素变化与块茎增大生长的关系，结果表明，ＡＢＡ含量变化与块茎的增大呈显著正相关，与块茎增大速率变化呈极显著的负相关，ＧＡ３，ＩＡＡ，ＣＴＫ含量变化与块茎增大和块式增大的速率变化没有明显的相关性；ＧＡ３／ＡＢＡ，ＩＡＡ／ＡＢＡ，ＣＴＫ／ＡＢＡ的变化与块茎增大呈较显著的负相关，与块茎增大速率变化呈较显著的正相关，生育前期ＧＡ３ＩＡＡ含     

转PPase基因对马铃薯块茎休眠相关生理特性的影响

马铃薯块茎的休眠和发芽对于马铃薯栽培、贮藏保鲜和加工等具有十分重要的意义。本研究以25℃室温条件下贮藏90d后的转正义和反义无机焦磷酸酶(PPase)基因马铃薯Favorita的块茎为材料,对贮藏块茎的PPase活性和及Pi、可溶性糖、淀粉、蛋白质含量进行了测定,以探讨PPase基因对马铃薯相关休眠生理特性的影响。结果表明,与对照相比,转正义PPase基因的两个株系F-2-1和F-2-4块茎中的PPase活性、Pi含量和可溶性糖含量增加、淀粉含量和蛋白质含量降低,且与对照相比均达到极显著水平(只有F-2-4淀粉含量与对照相比无显著性变化);转反义PPase基因的两个株系F-1-1和F-1-2块茎中PPase活性、Pi含量和可溶性糖含量降低、淀粉含量增加,与对照相比均达到极显著性水平,而蛋白质含量与对照相比无显著性变化。     

马铃薯块茎不同部位糖类物质的变化特点

以克新13号马铃薯品种为试验材料,在大田旱作模式下测定出苗后60~90d块茎不同部位糖类物质的含量,研究马铃薯块茎形成过程中不同部位糖类物质变化规律。结果表明：不同糖类在块茎各部位间的含量有差异：不同部位随着生育期的推移淀粉含量均呈上升趋势,髓部最高;蔗糖、可溶性糖含量均呈下降趋势,髓部的蔗糖含量最高,皮层区的可溶性糖含量最高;还原糖、葡萄糖和果糖含量变化均呈单峰曲线,均为皮层区最高。相关分析表明,髓部淀粉含量与还原糖、蔗糖、可溶性糖、葡萄糖和果糖含量呈显著或极显著正相关。说明块茎髓部对淀粉积累起了关键作用。     

种子的发芽和休眠(Ⅱ)

ABA不敏感突变型 vp1和 abi3在 ABA存在时也能发芽 ,这表明它们的野生型的相应基因产物参与了休眠的调控。因而 ,我们是否可以鉴别出这些由玉米 VP1和拟南芥菜 ABI3野生型的基因产物 ,从而解释为什么野生型种子对 ABA敏感而不能发芽 ?VP1和 ABI3这两个结构类似的基因编码某种蛋白 ,这个蛋白含有一个具有转录激活子特性的区段 (Mc Carty等 ,1991;Giraudat等 ,1992 )。它们不能在 vp1和 abi3突变体中合成 ,由此便产生了许多多效性效应 ,包括降低了一些种子成熟时期特有蛋白的合成 (如 Em蛋白、L EA蛋白 ;Paiva和 kriz,1994) ,降低…     

利用WGCNA筛选马铃薯块茎发育候选基因

块茎是马铃薯的主要经济器官,解析其形成和发育机制对于马铃薯高产育种具有重要意义。虽然结薯相关基因已有报道,但仍有大量参与结薯的基因有待进一步挖掘和鉴定。随着测序技术的不断革新和发展,转录组数据愈加丰富和繁杂,利用加权共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)筛选特定性状、组织或发育阶段相关基因的方法被广泛应用。本研究利用WGCNA分别对马铃薯DM1-3516R44(DM)材料以及RH89-039-16(RH)材料各15个组织器官的转录组数据进行分析,构建共表达网络,筛选与块茎发育相关的共表达模块。对筛选表达模块中的基因进行GO (Gene Ontology)和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析。以模块中连通度前10的基因为核心基因,用PGSC数据库和NCBI数据库进行注释,并利用qRT-PCR进行验证。通过WGCNA分析,在DM和RH材料中均得到13个共表达模块,其中DM材料的Cyan模块和RH材料的Black模块与块茎显著相关。分析表明,...     

水稻休眠分蘖芽萌发过程中内源激素水平的变化

以2个籼稻品种Ⅱ优航1号、扬稻6号为材料,研究了齐穗后去除顶穗和保留顶穗对倒2节间叶腋内休眠分蘖芽(倒2芽)的生长动态及倒2芽、倒2芽着生节(倒2节)中内源激素(IAA、Z+ZR、ABA)含量的影响.结果表明,去除顶穗后,倒2芽休眠解除,开始萌发生长.在去除顶穗后1 d内,倒2节中吲哚-3-乙酸(IAA)水平、倒2芽中脱落酸(ABA)水平迅速下降,其后2种激素含量基本保持稳定,而留穗处理这2种激素含量变化不大.去除顶穗后,倒2节和倒2芽中玉米素+玉米素核苷(z+ZR)含量均持续升高,与留穗处理间的差异不断扩大,其变化动态与倒2芽生长动态相一致.而2个处理间倒2节中ABA水平、倒2芽中IAA水平相差不大.分蘖芽的萌发生长是多种激素共同作用的结果,芽中较低的ABAJ(Z+ZR)值、节中较低的IAM(Z+ZR)值有利于分蘖芽的生长,其值较高抑制分蘖芽生长.     

内源CTK和IAA平衡对水稻分蘖芽休眠与萌发的影响

研究水稻抽穗期分蘖休眠与萌发转换过程中CTK和IAA含量及CTK/IAA值的变化,探讨内源激素平衡对水稻分蘖的调控作用。采用外施6-BA打破分蘖芽休眠和去穗后外施IAA抑制分蘖芽萌发两种处理,创建分蘖芽休眠与萌发转换的材料,测定伸长节和伸长节分蘖芽中CTK和IAA的含量。6-BA处理打破了分蘖芽的休眠,显著提高了倒二节和倒二芽中CTK含量,降低了倒二节中IAA含量,对倒二芽中IAA含量影响不大,显著提高了节、芽中CTK/IAA值。去穗后外施IAA逆转了去穗对节、芽CTK含量提高效果,CTK含量维持在较低值,显著提高了倒二节中IAA含量,对倒二芽中IAA含量无显著影响,显著降低了节、芽中CTK/IAA值。CTK和IAA共同调控分蘖发生,较高的CTK/IAA值利于分蘖芽萌发,较低的CTK/IAA值使其休眠,节中CTK/IAA值在2.6~2.8,芽中CTK/IAA值在4.8~5.0,可作为分蘖芽休眠与萌发转换的临界指标。     

马铃薯块茎发育的四大调控途径

马铃薯块茎作为收获器官,其发育过程及机制是重要的生物学问题。本文在总结大量前人研究的基础上,提出了调控马铃薯块茎发育的四大主要途径,包括蔗糖代谢（信号）调控、光周期调控、激素调控和水肥调控途径。在对四大主要途径的研究进展总结的基础上,提出了马铃薯块茎发育调控的研究方向。     

马铃薯块茎形成的氮素营养调控

马铃薯块茎的形成是马铃薯产量形成的基础,是马铃薯生长发育过程中的重要事件,而氮素养分是影响块茎形成的重要可控条件之一。在总结了大量国内外研究的基础上,主要从施氮量和氮素形态方面给出了氮素对马铃薯块茎形成的调控作用,并且总结出了激素是受氮素影响调控块茎形成的重要机理。对今后在氮素调控块茎形成和氮素在马铃薯上的研究提出了建议。     

反义PPO基因对马铃薯块茎褐化的影响

对刚收获和贮藏5个月后的12个转基因马铃薯品系及对照块茎进行褐化指标的生理检测,发现2个检测时期的各褐化指标在供试品系间差异均达到显著或极显著水平。综合2个检测时期并与对照相比,PPO活性降幅为26.01%~48.65%;酚物质含量降低22.83%~54.81%;褐化强度除GD-9-qc-1低于对照40.45%~46.78%外,其余品系高于对照或与对照无差别。切割块茎发现,大部分转基因品系较对照褐化出现晚,褐化程度低,褐化指数低于对照88.0%~98.86%。PPO的化学定位显示,低褐化转基因品系的多酚氧化酶集中于维管束环,含量明显少于对照,其中GD-9-qc-1仅有少量多酚氧化酶显现出来,推测是由于反义PPO基因抑制块茎POT32基因表达的结果。进一步的方差、相关分析表明,除对多酚氧化酶含量抑制外,反义PPO基因还降低酚物质含量以减轻块茎损伤褐化。     

植物信号转导对‘夏黑’葡萄冬芽休眠解除的调控

本研究2016年-2017年以生态休眠状态下的‘夏黑’葡萄冬芽为试材,经单芽扦插处理、用转录组方法辅以生理指标测定,探讨了影响葡萄冬芽休眠解除的关键因子。单芽扦插7 d (EB1)和扦插14 d (EB2)后冬芽转录组测序均得到45 Mb以上的Clean Reads,经过滤、拼接、数据库比对均得到25 000以上转录本。从基因表达分析看EB2与EB1相比,1 051个基因上调表达,587个基因下调表达。差异表达基因(DEGs) GO富集分析发现葡萄冬芽自然休眠解除过程中DEGs主要富集在催化活性、结合、代谢过程和单有机体过程,进一步KEGG代谢途径分析发现植物信号转导途径是休眠解除的重要参与环节,尤其赤霉素(gibberellin,GA)和脱落酸(abscisic acid, ABA)代谢与休眠解除关系密切,芽子休眠解除过程中的内源激素变化和信号转导路径上相关基因qRT-PCR也验证了这一点。因此本研究认为内源激素和植物信号转导是调控葡萄冬芽自然休眠解除的重要因子之一。     

参与ABA调控小麦种子胚休眠的dehydrin基因的分离与表达分析

dehydrin蛋白是一个通过双向电泳分离出的参与ABA调控种子休眠过程的ABA反应蛋白。本研究利用二级质谱技术（Q-TOF2）获得了dehydrin蛋白的部分肽段序列,以此设计特异引物在万县白麦子中分离了其全长cDNA序列。与来自于durum小麦中的同源蛋白在DNA水平以及氨基酸水平进行序列比对,发现在3’与5’端以及编码区域都存在碱基变异。进一步从mRNA水平分析了dehydrin基因的表达变化与种子休眠性状的表达之间的关系,结果表明,该基因在转录水平上的表达特性与翻译水平一致,说明该基因早在转录水平就受ABA调控从而参与休眠性状的表达。     

马铃薯脱毒微型种薯打破休眠的研究

采用激素酶联免疫吸附法 (ELISA)检测贮存在 3种温度下 ,4个不同处理的微型薯内源激素GA3、IAA和ABA含量的变化及对微型薯休眠的影响 ;微型薯经外源激素和化学药剂处理后 ,在不同贮存温度下 ,观察其萌芽状况。结果表明 :GA3,ABA和IAA的含量呈上下起伏的变化 :萌芽前 ,ABA含量下降 ,而GA3含量上升 ,二者的比值随着打破休眠而缩小 ;在外源激素和化学药剂处理试验中 ,1%硫脲浸泡微型薯 1h ,在 2 5℃条件下萌芽最早 ,且芽长而粗 ;10mg/LGA3和 10mg/LIAA 10mg/LGA3亦能提前打破休眠 ;温度对促进微型薯的萌芽及对外源激素和化学药剂的吸收和转化起着重要的作用     

马铃薯块茎RNA提取及RT-PCR法克隆酸性转化酶基因

马铃薯块茎由于富含多糖和酚类物质造成RNA提取难度大。通过在SDS-phenol提取缓冲液中加入2％PVP及10mmol／L半胱氨酸以除去大量的酚类物质，利用改进后的SDS-酚法提取的马铃薯块茎总RNA电泳结果表明，总RNA质量高于未经改进的方法。并进行RT—PCR克隆与马铃薯块茎低温糖化反应过程密切相关的块茎酸性转化酶(acid invertase)基因，经核酸序列对比分析，与公布的己知序列具有98．96％的同源性，为利用反义技术抑制酸性转化酶活性进行马铃薯块茎抗低温糖化研究作好了准备工作。     

马铃薯classⅠpatatin基因在试管块茎形成中的功能

将正反义classⅠpatatin基因导入马铃薯品种甘农薯2号中,有2个转正义基因株系试管块茎的可溶性蛋白含量和LAH活性与对照相比有不同程度的增加,有3个转反义基因株系的可溶性蛋白质含量下降,并且所有转反义基因植株的LAH活性都不同程度地降低。试管块茎的诱导结果表明,有1个转正义基因株系的结薯株率和单株结薯数比其对照明     

拟南芥雌蕊发育基因调控网络研究进展

在进化过程中,植物演化出不同的有效繁殖策略。其中,雌蕊是被子植物成功繁殖的关键。拟南芥雌蕊是通过多极性系统建立起来的一个复杂的组织结构,它的发育需要通过极性建立组织特异性。拟南芥的雌蕊由两个先天融合的心皮形成,基因调控网络(gene regulatory networks, GRNS)控制和引导雌蕊的发育和分化。生长素-细胞分裂素激素途径作为GRNs的调控部分在雌蕊早期发育中起到重要作用。本综述介绍了最近几年拟南芥雌蕊发育早期相关基因,主要介绍了沿极性轴排列的雌蕊发育GRNs,同时介绍了内部和外部因素修饰GRNs的研究进展。