生長調(diào)節(jié)劑對(duì)‘碭山酥梨’果實(shí)萼片脫落與宿存的影響機(jī)制研究.pdf

1、‘碭山酥梨’（Pyrus bretschneideri cv.Dangshansuli）果實(shí)有脫萼果與宿萼果之分，脫萼果品質(zhì)優(yōu)于宿萼果，如何通過栽培技術(shù)措施來提高脫萼果率，對(duì)于‘碭山酥梨’優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)具有重要意義。
　　 本研究以‘碭山酥梨’為試材，研究了生長調(diào)節(jié)劑對(duì)梨果實(shí)萼片發(fā)育、品質(zhì)和新梢生長的影響;探討了脫萼果與宿萼果內(nèi)源激素和礦質(zhì)元素含量的差異及外源PP333、GA3對(duì)幼果Fe吸收、IAA含量及其代謝途徑中相關(guān)酶活性的影

2、響;并開展了‘碭山酥梨’脫萼果與宿萼果中相關(guān)基因的克隆與表達(dá)特性研究，主要結(jié)果如下:
　　 一、高濃度PBO、PP333雖能提高‘碭山酥梨’脫萼果率、果實(shí)固形物與可溶性糖含量，降低有機(jī)酸含量，但使果實(shí)石細(xì)胞明顯增多、硬度增加、果點(diǎn)增大。2500mg· L-1 PP333、2000 mg·L-1 PBO處理果實(shí)石細(xì)胞含量分別為1.52％和1.47％;果肉硬度分別為6.34kg·cm-2和6.36 kg·cm-2;果點(diǎn)直徑分別為1.

3、97 mm和1.87 mm，均顯著高于對(duì)照。PBO、Flu對(duì)果實(shí)品質(zhì)和新梢生長影響較PP333小，花期噴施其適宜濃度為200 mg·L-1和100μL· L-1。2500 mg·L-1 PP333處理果點(diǎn)明顯增大，超微結(jié)構(gòu)觀察表明，PP333處理使細(xì)胞排列緊湊、細(xì)胞壁變薄、木栓化程度提高，且表皮裂痕增大。
　　 二、授粉品種與花粉萌發(fā)狀況對(duì)‘碭山酥梨’脫萼果率沒有影響;宿萼果中IAA含量明顯高于脫萼果，而GA3、ABA和ZR并無

4、顯著差異;PBO、PP333顯著提高了‘碭山酥梨’脫萼果率，且明顯降低了幼果中內(nèi)源IAA含量;GA3能顯著降低脫萼果率，且明顯提高了幼果中IAA含量。生長調(diào)節(jié)劑影響果實(shí)萼片的發(fā)育，很可能與調(diào)節(jié)幼果中內(nèi)源IAA水平有關(guān)。
　　 ‘碭山酥梨’和‘豐水’梨花柱中激素與礦質(zhì)元素含量呈梯度分布，其中內(nèi)源激素ABA、IAA和ZR含量從花柱形態(tài)學(xué)上端到下端呈逐漸升高的趨勢(shì)，而GA3呈逐漸下降的趨勢(shì);礦質(zhì)元素K、Ca、Fe、Zn和B含量從花柱形

5、態(tài)學(xué)上端到下端均呈逐漸下降的趨勢(shì)。用2.5 mg·L-1 IAA、5 mg·L-16-BA處理花柱對(duì)花粉管伸長有顯著促進(jìn)作用;100 mg· L-1 H3BO4、300 mg· L-1 Ca(NO3)2處理對(duì)花粉管伸長的促進(jìn)效果不如外源激素處理。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，梨花柱中ABA、IAA含量高于花粉，說明花粉萌發(fā)過程中所需的主要激素可能源自花柱，當(dāng)花柱中激素含量增加時(shí)，可促進(jìn)花粉管的伸長。梨花粉中礦質(zhì)元素K、Ca、Fe、Zn、B高于花柱與子

6、房，推測(cè)花粉萌發(fā)過程中所需的礦質(zhì)元素可能來自花粉自身，當(dāng)花柱中礦質(zhì)元素含量增加時(shí)，對(duì)花粉管的伸長并無明顯的促進(jìn)作用。
　　 三、‘碭山酥梨’脫萼果中Fe含量極顯著低于宿萼果。本試驗(yàn)克隆了3個(gè)鐵蛋白基因，即PbFer2、PbFer3和PbFer4，其中，脫萼果中PbFer2相對(duì)表達(dá)量要低于宿萼果，GA3能提高幼果中PbFer2的表達(dá)量，說明PbFer2與幼果中鐵的貯存與吸收有關(guān);脫萼果中PbFer3的表達(dá)量卻顯著高于宿萼果，推斷環(huán)

7、境脅迫可能誘導(dǎo)了PbFer3的表達(dá)?！X山酥梨’宿萼幼果與萼片中Fe含量差異最大，萼片中Fe含量是幼果的6.13倍，其它元素差異較小;萼片發(fā)育過程中對(duì)Fe的需求量明顯高于幼果，而對(duì)其他礦質(zhì)元素的需求量則少于幼果。400 mg· L-1 GA3處理增加了宿萼果率，且增加了幼果與萼片F(xiàn)e的含量;2500 mg·L-1 PP333處理降低了宿萼果率，且減少了幼果與萼片中Fe的含量，噴施0.3％ FeSO4又提高了宿萼果率。因此，F(xiàn)e是萼片發(fā)育

8、重要的礦質(zhì)元素之一，F(xiàn)e充足時(shí)果實(shí)萼片易宿存。同時(shí)，萼片中葉綠素a含量的動(dòng)態(tài)變化與Fe含量的動(dòng)態(tài)變化呈顯著性正相關(guān)，表明萼片中大量的Fe可能用于葉綠素a的合成。
　　 四、通過cDNA-AFLP分析，在‘碭山酥梨’脫萼果與宿萼果中發(fā)現(xiàn)了10條TDFs（Transcript-derived fragments）與已登錄的相關(guān)基因同源性較高。通過RACE（Rapid-amplification of cDNA ends）技術(shù)，克隆了

9、ARF和MT基因的cDNA全長。其中，ARF基因全長1280 bp，其中5'非翻譯區(qū)44 bp，3'非翻譯區(qū)315bp，編碼區(qū)為921 bp，編碼306個(gè)氨基酸，推測(cè)蛋白分子量為32.2243 kDa，理論等電點(diǎn)為7.73。該基因具有Aux/IAA蛋白結(jié)構(gòu)域和Aux/IAA-ARF-dimerisation2種結(jié)構(gòu)域。IAA-ARF-dimerisation是Aux/IAA-ARF二聚體化的作用位點(diǎn)。推斷該蛋白具有ARF類蛋白功能，可能

10、是生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的轉(zhuǎn)錄因子。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，與蘋果MdAFR3基因編碼的氨基酸序列同源性最高。因此，將其命名為PbARF3; MT基因全長552bp，其中5'非翻譯區(qū)129 bp，3'非翻譯區(qū)222 bp，編碼區(qū)為201 bp，編碼66個(gè)氨基酸，推測(cè)蛋白分子量為6.4498kDa，理論等電點(diǎn)為4.79。并具有金屬硫蛋白基因的典型結(jié)構(gòu)域特征，富含半胱氨酸殘基。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，與蘋果（Malus domestica）和櫻桃（Pru

11、nus avium）MT2基因編碼的氨基酸序列同源性高。因此，將其命名為PbMT2基因。GA3能顯著提高幼果中PbARF3的表達(dá)量，且能提高幼果中PbMT2基因的表達(dá)量。其中PbARF3可能調(diào)控果實(shí)萼片的發(fā)育。PbMT2能提高了植物對(duì)金屬離子的吸收和利用，而前期試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e有利于果實(shí)萼片的宿存，據(jù)此推測(cè)，PbMT2調(diào)控幼果萼片的發(fā)育可能與促進(jìn)其對(duì)Fe的吸收和利用有關(guān)。
　　 五、‘碭山酥梨’宿萼果中色氨酸（Trp）含量和吲

12、哚乙醛氧化酶(IAAldO)活性均高于脫萼果，而色氨酸轉(zhuǎn)氨酶（TRT）活性無明顯差異。GA3提高了幼果中TRT和IAAldO的活性。宿萼果中過氧化物酶(POD)低于脫萼果，且PP333處理提高了幼果中吲哚乙酸氧化酶（IAAO）和POD的活性。因此，GA3提高‘碭山酥梨’幼果內(nèi)IAA的含量主要與提高IAA合成途徑中相關(guān)酶的活性有關(guān)，而PP333降低幼果內(nèi)IAA的含量主要與提高IAA降解途徑中相關(guān)酶的活性有關(guān)，研究結(jié)果進(jìn)一步揭示了PP333