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牡丹秋季开花过程中生理生化变化及DNA甲基化差异
作者单位:北京林业大学园林学院 国家花卉工程技术研究中心 城乡生态环境北京实验室 林木花卉遗传育种教育部重点实验室 花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室 北京 100083;洛阳国际牡丹园 洛阳 471011
基金项目:林业行业标准制修订项目计划;国家林业局项目(非规范项目名称);北京市共建项目
摘    要:【目的】牡丹花期短而集中,为探究牡丹秋季开花机制,研究牡丹秋季开花过程中赤霉素和DNA甲基化的作用。【方法】以河南洛阳露地栽培的春秋二季开花牡丹品种‘户川寒’为试验材料,2019年9月中旬试验材料自然落叶前,平均分为4组,对照组无脱叶无药剂处理,3个处理组分别经脱叶、脱叶+650 mg·L~(-1)赤霉素(GA_3)、脱叶+500 mg·L~(-1)多效唑(PP_(333))处理,观察记录各处理组与对照在秋季萌芽、开花过程中的生长发育情况,并测定各处理组生理生化及基因组DNA甲基化状态。【结果】1) 4组牡丹‘户川寒’均能在秋季萌动、开花,但施加处理能够促进秋季二次萌动开花提前且增加开放整齐度,其中脱叶+650 mg·L~(-1)GA_3处理促进萌动和花朵开放作用最佳,在处理后11天时萌动率已达81.4%,并于42天时进入初花期,初花期时间较对照组提前30天。2)脱叶+650mg·L~(-1)GA_3、脱叶、脱叶+500 mg·L~(-1)PP_(333)都促进了‘户川寒’秋季较快较整齐地萌芽和生长,且对开花的加速作用依次降低,说明脱叶能够促进芽的萌动和生长,施加GA_3具有叠加促进效应,PP_(333)会一定程度抵消脱叶产生的促进效应。脱叶在短时间内发挥了对GA_3、GA_4含量的抑制作用后,又使芽内GA_3、GA_4的含量升高而ABA含量下降,施加GA_3后加强了GA_3、GA_4含量升高和ABA含量下降的强度,且延长了GA_3、GA_4含量上升期,而施加PP_(333)表现出相反的作用。3)芽萌动开花伴随大量淀粉和可溶性糖消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。4) MSAP检测结果显示,在整个试验期间‘户川寒’DNA总甲基化的变化范围为57.3%~72.4%,开始萌动前达到DNA甲基化的最高水平,之后逐渐下降。以对照1天时状态为基准,对比其甲基化状态与各处理不同时期甲基化状态发现,处理组甲基化状态变化更活跃,且集中为去甲基化和超甲基化2种模式。各处理组去甲基化率随时间推移增加,且都高于对照组同一时期的去甲基化率,推测去甲基化率高可能更有利于‘户川寒’秋季萌动。【结论】牡丹‘户川寒’能够在秋季自然萌动开花,脱叶能促进内源GA_3合成,结合外施GA_3的叠加效应,使体内GA_3增加并抑制ABA,促进其秋季提前萌动二次开花,且花期整齐,外施PP_(333)一定程度抵消了脱叶引起的内源GA_3的合成促进作用。芽从萌动到开花伴随着大量糖类物质消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。牡丹‘户川寒’可自我调控相关DNA序列CG位点的甲基化状态,从而诱导其花芽在秋季萌动,施加处理可能会提前触发这一调控过程,其中DNA去甲基化率高更可能促进秋季萌动、开花。

关 键 词:牡丹  秋季开花  脱叶  赤霉素  多效唑  DNA甲基化
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