CsERF基因調(diào)控黃瓜耐澇性的初步研究.pdf

1、黃瓜（Cucumis sativusL.）(2n=14)是世界范圍內(nèi)重要的蔬菜作物之一。我國是黃瓜生產(chǎn)大國，栽培歷史悠久，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
　　黃瓜起源于亞熱帶，具有喜濕但不耐澇的特性。其根系入土淺，通氣組織不發(fā)達(dá)，極易受到澇脅迫危害。在長江流域及其以南地區(qū)，由于季節(jié)性降雨和突發(fā)性、爆發(fā)性降雨發(fā)生頻率高，不僅露地黃瓜生產(chǎn)受到影響，設(shè)施栽培條件下也常常嚴(yán)重受澇，造成黃瓜產(chǎn)量損失和品質(zhì)下降。因此，耐澇性改良已成為黃瓜育種中亟待解決的問題

2、。分離鑒定耐澇基因并研究基因功能，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段創(chuàng)新種質(zhì)和選育耐澇品種是緩解澇脅迫危害，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃瓜的有效途徑。本研究采取不同的脅迫處理方式，結(jié)合乙烯作用的促進(jìn)劑和抑制劑研究黃瓜耐澇品系早二N在淹水條件下乙烯響應(yīng)因子ERF及淹澇標(biāo)志基因ADH在淹澇后的表達(dá)調(diào)控模式。主要結(jié)果如下:
　　1.從黃瓜基因組數(shù)據(jù)庫中獲得123對ERF家族基因，參照擬南芥ERF家族的分類方法，將其分為十類，其中第Ⅶ類共有三個基因，分別命名為CsER

3、F1、CsERF2和CsERF3。利用同源克隆法在早二N中克隆得到這三個基因的全長序列，通過比對分析發(fā)現(xiàn)與黃瓜基因組所公布的序列的相似度均為100％。
　　2.采用氣相色譜法測定黃瓜耐澇品系早二N淹澇12小時后根系乙烯釋放速率，并利用RT-PCR技術(shù)分析控制乙烯合成關(guān)鍵基因ACS、ACO在淹澇處理后不同時間點的表達(dá)變化。結(jié)果表明:(1)與對照相比，淹澇12小時后早二N根系乙烯釋放速率明顯上升;(2)淹澇并結(jié)合乙烯合成抑制劑硝酸銀的

4、使用后，根系乙烯釋放速率明顯被抑制;(3)淹澇條件下的ACS基因表達(dá)量明顯上升，并在12小時出現(xiàn)了最高值，之后則逐漸下降;(4)淹澇條件下的ACO基因表達(dá)量逐步上升，并在12小時至48小時內(nèi)保持相對穩(wěn)定。這兩個基因的上調(diào)表達(dá)，加速ACS及ACO這兩個關(guān)鍵酶的合成，從而加速乙烯的合成與釋放。
　　3.利用RT-PCR技術(shù)，分析了黃瓜耐澇品系早二N在淹水處理后不同時間點CsERF1、CsERF2和CsERF3三個基因的表達(dá)變化。結(jié)果表

5、明:(1)與對照相比，淹澇條件下的CsERF1基因表達(dá)量明顯上升，并在12小時出現(xiàn)了最高值，之后則逐漸下降;(2)淹澇條件下的CsERF2基因表達(dá)無規(guī)律性;(3)淹澇條件下的CsERF3基因量很低且無規(guī)律性。可以初步說明CsERF1基因參與黃瓜耐澇響應(yīng)，而CsERF2和CsERF3這兩個基因不參與調(diào)控淹澇脅迫。
　　4.使用不同濃度瓊脂膠模擬低氧環(huán)境條件下早二N在處理后4小時及12小時后CsERF基因的表達(dá)變化。結(jié)果表明:(1)隨

6、著瓊脂膠濃度的升高，CsERF1基因的表達(dá)量也明顯上升;(2) CsERF2、CsERF3基因的表達(dá)量仍很低且無規(guī)律性?？梢哉f明黃瓜CsERF1基因與淹澇條件下溶液中氧氣濃度密切相關(guān)，而CsERF2、CsERF3則與氧氣濃度無密切聯(lián)系。
　　5.利用RT-PCR技術(shù)，分析了黃瓜耐澇品系早二N在淹水處理后不同時間點耐澇標(biāo)志基因ADH的表達(dá)變化。結(jié)果表明:(1)對照的材料ADH基因表達(dá)量變化不明顯;(2)淹澇脅迫后ADH基因表達(dá)量明顯

7、上升，并在12小時達(dá)到最大值，之后則逐漸下降。可以說明ADH基因也參與黃瓜淹澇脅迫的響應(yīng)。
　　6.結(jié)合使用乙烯受體抑制劑1-MCP及乙烯作用促進(jìn)劑乙烯利12小時預(yù)處理早二N，分析淹澇12小時后CsERF1和ADH基因的表達(dá)變化。結(jié)果表明:(1)1-MCP預(yù)處理可以抑制淹澇條件下CsERF1和ADH基因的表達(dá);(2)乙烯利預(yù)處理可以促進(jìn)淹澇條件下CsERF1和ADH基因的表達(dá)。通過該實驗進(jìn)一步確認(rèn)了CsERF1基因參與參與黃瓜淹澇

8、脅迫的響應(yīng)，且參與響應(yīng)的方式可能是通過調(diào)控ADH基因的表達(dá)。
　　7.分別分析了營養(yǎng)生長期和生殖生長期CsERF1、CsERF2、CsERF3及ADH基因表達(dá)變化。結(jié)果表明:(1)在不同生長發(fā)育期，CsERF1和ADH基因響應(yīng)淹澇脅迫的表達(dá)模式趨于一致，均為先上升，并在12小時達(dá)到最大值，之后逐漸下降;(2) CsERF1基因的表達(dá)水平:苗期＜營養(yǎng)生長期＜生殖生長期，ADH基因的表達(dá)水平:苗期＜營養(yǎng)生長期＜生殖生長期;(3) Cs