乙烯利誘導(dǎo)玉米節(jié)間縮短的分子遺傳機(jī)制研究.pdf

1、玉米是世界上重要的糧食作物之一，增加種植密度是提高產(chǎn)量的有效手段，然而密度過大容易使玉米莖稈脆弱與倒伏，造成減產(chǎn)。植物生長調(diào)節(jié)劑可以降低植株高度，縮短基部節(jié)間長度，增加莖節(jié)粗度，增強(qiáng)基部節(jié)間韌性，從而提高玉米抗倒伏能力，保證玉米產(chǎn)量。乙烯利是重要的植物生長調(diào)節(jié)劑，已在生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用，但對其機(jī)理的研究較少。
　　本研究的目的在于探討乙烯利誘導(dǎo)玉米株高降低的生理和分子生物學(xué)機(jī)理。以鄭單958、蠡玉16、豫玉22、登海661和先玉3

2、35為材料，分為不同株型和株高，拔節(jié)期葉面噴施225 mL/hm2濃度的乙烯利，同體積清水對照，用于農(nóng)藝性狀及生理生化指標(biāo)的研究。以鄭單958為材料，相同處理，在0h、6h、12h、24h、48 h對玉米節(jié)間生長點進(jìn)行取樣，用于分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究。所有研究結(jié)果如下:
　　1.乙烯利處理降低玉米的株高、穗位，增加莖粗及莖稈拉力，可以有效地提高玉米的抗倒伏能力。
　　2.隨著玉米生長發(fā)育進(jìn)程，葉片的POD活性、SOD活性、MDA

3、含量及可溶性蛋白含量均出現(xiàn)逐漸升高的趨勢，在吐絲期達(dá)到最大，隨后又開始下降，各品種間生理指標(biāo)變化規(guī)律有差異。乙烯利處理提高玉米葉片的POD活性、SOD活性及可溶性蛋白含量，降低MDA含量。乙烯利處理能夠及時清除玉米正常代謝和衰老過程中產(chǎn)生的活性氧，并有效降低玉米細(xì)胞膜脂過氧化程度，進(jìn)而提高玉米的抗逆性，延緩功能葉片衰老。
　　3.應(yīng)用MSAP技術(shù)對乙烯利處理玉米基因組DNA進(jìn)行分析。處理與對照基因組DNA中均存在甲基化，且總甲基化

4、率分別為27.8％和30.1％，差異不顯著，甲基化狀態(tài)均以全甲基化為主。對玉米DNA甲基化模式的變化特征進(jìn)一步分析，與對照相比，乙烯利處理玉米位點甲基化模式大部分未改變，但也有少部分位點甲基化模式進(jìn)行了調(diào)整，有3.0％位點發(fā)生超甲基化，7.3％的位點發(fā)生去甲基化。乙烯利處理使玉米DNA甲基化變化以去甲基化為主，這可能與植物細(xì)胞調(diào)節(jié)基因的表達(dá)型脅迫防御有關(guān)。
　　4.利用SCoT分子標(biāo)記技術(shù)分析乙烯利誘導(dǎo)的基因差異表達(dá)。通過43條單

5、引物篩選獲得穩(wěn)定重復(fù)的50個差異片段，有26個基因片段受乙烯利上調(diào)而24個基因片段下調(diào)。經(jīng)過BLAST比對分析，50條差異基因片段TDFs按功能可分為7類，分別為能量與代謝相關(guān)基因(16％)、未知功能蛋白(38％)、未知基因(12％)、信號傳導(dǎo)相關(guān)基因(2％)、轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因(10％)、抗性相關(guān)基因(20％)和細(xì)胞凋亡基因(2％)。這說明利用SCoT方法可以進(jìn)行玉米節(jié)間基因差異表達(dá)研究，分離到的一些差異片段可能是與玉米節(jié)間縮短相關(guān)的基

6、因。
　　5.利用cDNA-AFLP分子標(biāo)記技術(shù)分析乙烯利誘導(dǎo)的基因差異表達(dá)。通過70條引物共擴(kuò)增1635條片段，其中上調(diào)表達(dá)的有600條，占總條帶的36.7％;下調(diào)表達(dá)的有564條，占總條帶的34.5％;無差異表達(dá)的有471條，占總條帶數(shù)的28.8％。選取其中的30條差異帶進(jìn)行回收測序，經(jīng)過BLAST比對分析這些差異表達(dá)基因片段按功能可分為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因(6.7％)、抗性相關(guān)基因(16.7％)、能量與代謝相關(guān)基因(20.0％)