基于转录水平研究植物激素在果梅季节性休眠中的作用

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果梅（Prunus mume Sieb.et Zucc）源于中国，是一种重要的亚热带果树作物。季节性芽休眠是多年生植物适应外界的一种重要的生理机制。在木本植物中发现很多树种的休眠生物过程是由多基因调控的。大量研究表明植物激素在调控芽休眠过程中也起到了重要作用。为了进一步研究果梅季节性休眠机制，以国家果梅种质资源圃的果梅品种‘桃形梅’和‘丰后’为材料，首先利用数字基因谱测序(Digital gene expression,DGE)，对休眠芽进行了差异基因的筛选，然后应用液相色谱-串联质谱法（Liquidchromatography-tandem triple quadrupole mass spectrometric, LC-MS/MS）检测相应激素在不同休眠期的变化，并且利用荧光定量PCR（real-time quantitative RT-PCR, qRT-PCR）测关键基因的差异表达分析。主要研究结果如下:
　　1.采用DGE技术在转录水平上分析了果梅季节性休眠相关基因的差异表达。结果表明，四个不同休眠时期的花芽分别测出了19690、16527、19560和20971个相关基因。内休眠与抑制性休眠时期对比分析，得到7192个差异表达基因;生态休眠与内休眠时期对比分析，得到6042个差异表达基因;休眠解除与生态休眠时期对比分析，得到5723个差异基因。基因功能分析表明，休眠差异表达基因主要与细胞质、细胞浆的代谢以及与膜结合的细胞器等的代谢相关。通路富集注释分析显示，在内质网与核糖体通路中涉及的休眠差异表达基因频率较高。测序结果中还发现了，生长素，脱落酸(ABA)，乙烯和茉莉酸(JA)，以及锌指蛋白相关的基因在不同休眠时期表达差异显著，在果梅季节性休眠中有着重要的调控作用。
　　2.运用qRT-PCR分析了果梅休眠ABA相关基因在不同休眠时期的‘桃形梅’和‘丰后’中的表达水平，结果表明，ABA相关基因在休眠前期表达量较高，其中上述两个基因在‘丰后’芽中表达量显著高于‘桃形梅’芽中的表达量。同时，我们应用LC-MS/MS法检测了不同休眠时期‘桃形梅’和‘丰后’花芽中的ABA含量。结果表明，两品种花芽中的ABA均在休眠前期含量较高。说明植物内源激素ABA对果梅休眠可能起到关键的作用。
　　3.利用qRT-PCR分析了果梅休眠GA20ox在不同休眠时期的‘桃形梅’和‘丰后’中的表达水平，结果表明，GA20ox在休眠后期表达量较高。同时，我们应用LC-MS/MS法检测了不同休眠时期‘桃形梅’和‘丰后’花芽中的赤霉素(GA)含量。试验结果显示:两品种花芽中的GA含量在生态休眠和休眠解除时期相对较高。同时，两品种叶芽中的GA含量在后期显著增高。暗示植物内源激素GA对果梅休眠的重要性，且GA20ox是重要的调控基因。
　　4.建立了不同果梅品种花芽四个休眠时期的茉莉酸含量的LC-MS/MS测定方法。样品经过甲醇提取，Agela Cleanert SPE-NH2固相萃取小柱净化，C18反相柱进行色谱分离。以乙腈-水（水相含0.05％乙酸）为流动相，质谱分析采用ESI负离子源和二级串联质谱模式。结果显示:方法标准曲线线性良好，R2(JA)=0.9992，平均回收率范围为78.18％-97.49％，1.25％-8.27％(RSD，n=3)的相对标准偏差。该方法操作简便、灵敏度高、选择性好、回收率高，适合果梅花芽中JA的测定。结果表明，被测两个品种的果梅花芽中，休眠解除和生态休眠时期的JA含量高于内休眠和抑制性休眠时期的，说明内源激素JA可能有抑制果梅休眠和促进花芽正常生长的作用。

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作者
仲文君;
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作者单位

南京农业大学;

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授予单位南京农业大学;
学科果树学
授予学位硕士
导师姓名高志红;
年度 2014
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类梅;生物学原理;
关键词
果梅; 季节性休眠; 差异表达基因; 植物激素;

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