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‘冷白玉’枣胚败育与激素及相关基因的研究认领

被引量： 9

作者：

任海燕

学位授予单位：

山西农业大学

摘要：

枣胚早期败育严重是制约枣杂交育种进程的重大难题,激素水平与胚胎发育有着密切联系,然而关于内源激素水平调控枣胚胎发育的机理尚不清楚。为了更好地从生理、分子生物学角度揭示枣果实发育过程中胚败育与内源激素变化的相互关系,本研究以中等败育品种‘冷白玉’枣为材料,在观察其胚发育和败育状况的基础上,分析了枣果发育过程中内源激素水平的变化规律,并利用高通量转录组测序分析与影响枣胚败育激素相关基因及其表达特性,得出同时进一步探索了‘冷白玉’枣幼胚培养技术。以期从生理和分子生物学角度揭示枣胚败育与果实发育过程中内源激素变化的相互关系,为枣种质创新尤其是杂交育种提供理论指导。主要研究结果如下:1、阐明了‘冷白玉’枣胚生长发育动态,明确了枣胚败育时期,表明该品种在花后20d、30d、40d、50d胚胎发育状态分别为原胚、小球形胚、球形胚、鱼雷形胚;花后40d（球形期阶段）出现败育高峰。2、分析了‘冷白玉’枣果发育过程中胚胎发育与内源激素含量变化的关系。种胚中IAA的含量显著高于果肉,果肉中GA4的含量高于种胚。种胚中低水平的GA4且较高水平的IAA,及后期低含量的tABA和cABA、高含量的IAA/GA4有利于幼胚的正常发育。胚发育过程种IAA下降、tABA增加及（GA4+IAA）/ABA比值下降是导致胚败育的重要因素。3、利用RNA-Seq建立了‘冷白玉’枣败育高峰期的正常胚与败育胚的转录数据库,筛选出1219个差异表达基因,在内源激素KEGG代谢途径中筛选出差异基因为16个,败育胚相对于正常胚下调基因为14个,上调基因2个。败育胚中AUX/IAA（生长素诱导蛋白基因）、SAUR1（生长素早期响应基因）、PYR/PYL（脱落酸受体蛋白基因）、ERF1/2（乙烯应答转录因子）、GH3（吲哚乙酸酰胺合成酶）、PR-1（病程相关蛋白基因）相对于正常胚下调表达量倍数大。4、采用RT-qPCR分析了10个重要激素相关基因,正常胚中GH3.17（吲哚乙酸酰胺合成酶基因3.17）、AUX22D（生长素诱导蛋白）的表达量显著高于败育胚。败育胚中PLY（脱落酸受体）、ERF1B（乙烯应答转录因子）、EBF1、EBF2（乙烯信号调控因子1、2）的表达量显著高于正常胚,说明这些基因上调表达活化了ABA和乙烯的生理活性,促使了枣胚的败育。败育胚的Aux/IAA18（生长素/吲哚乙酸蛋白基因）、SAUR1（生长素早期响应基因）、GH3.1、GH3.6（吲哚乙酸酰胺合成酶基因3.1、3.6）的表达量显著高于正常胚,说明枣胚败育进程中,生长素早期应答基因家族表达增强是对胚衰败、生长素相对过量而发生的应激响应。5、激素与枣胚发育密切相关,各激素间的平衡影响着幼胚发育。通过筛选、优化枣胚培养过程中激素配比,最终对‘冷白玉’30d幼胚培养获得了成功。适宜‘冷白玉’枣幼胚培养的最小胚龄为花后30d。胚龄20d、30d、40d的幼胚成胚率分别为4.98%、56.82%、62.31%。30d幼胚直接成苗率为0.41%。幼胚愈伤组织诱导率为68.70%。在24℃条件下幼胚分化率可达81.12%。在胚乳看护培养的基础上,可促使幼胚沿胚性生长发育成苗,而未能沿胚性生长的幼胚,选用器官发生型愈伤组织再生途径,获得完整植株。两种途径的结合,有效减少了胚性后代植株的损失,为枣育种技术开辟了新途径。

摘要译文

关键词：

枣; 胚败育; 内源激素; 转录组测序; 基因表达; 胚培养

学位年度：

2018

学位类型：

博士

学科专业：

果树学

导师：

杜俊杰

中图分类号：

S665.1[枣⑨]

学科分类号：

090201[果树学]

D O I：

10.27285/d.cnki.gsxnu.2018.000051