苦瓜耐低溫機制研究.pdf

1、苦瓜(Momordica charantia L.)，是葫蘆科苦瓜屬的一年生蔓生植物，果實具有食用和藥用價值。目前研究主要集中在藥用功能方面，對苦瓜的生理和育種研究報道較少?？喙现饕植紒啛釒?、熱帶地區(qū)，喜高溫，低溫限制了苦瓜的種植范圍和種植時節(jié)。植株在生長季節(jié)遇到低溫會生長發(fā)育不良甚至死亡。本試驗旨在開展苦瓜低溫生理和耐低溫機制研究，為苦瓜設施栽培和耐低溫育種提供理論依據和指導，同時在耐低溫育種方面也作了一些工作。
　　 本文

2、模擬早春非加熱大棚環(huán)境，研究了不同夜間低溫對2個苦瓜自交系的生理生化特性的影響，以了解苦瓜對不同夜間低溫的耐受程度和耐受機理；接著利用甲基化敏感多態(tài)性擴增(MSAP)技術研究了低溫處理誘導的苦瓜基因組DNA的CCGG位點的甲基化模式的變化，以探討苦瓜低溫適應的分子機理。本文還調查了外源水楊酸(SA)預處理對苦瓜耐低溫性的影響，以期進一步研究苦瓜的低溫生理，同時也為遭遇低溫時苦瓜的栽培管理措施進行有益的探討。最后，利用7個多年多代自交純和

3、的優(yōu)良自交系進行配組雜交，用加性.顯性模型對苦瓜的耐低溫性進行了遺傳分析，同時對各組合的耐低溫性進行鑒定，結合其它農藝性狀，篩選出優(yōu)良的雜交組合。實驗主要結果如下：
　　 1.12℃夜間低溫處理7d對苦瓜幼苗葉片的各項指標影響較小，幾乎不引起傷害。8℃夜間低溫處理7d降低了苦瓜幼苗膜穩(wěn)定性、光系統(tǒng)Ⅱ的潛在活性(Fv/Fo)、光化學淬滅系數(shù)(qP)和PSⅡ量子產額(ФPSⅡ)，使剩余光能熒光耗散(E)比率上升，對苦瓜幼苗造成一定傷

4、害，這種傷害在經過7d常溫生長后可以得到部分或完全恢復。5℃夜間低溫處理7d對苦瓜傷害最嚴重，不僅進一步降低了苦瓜幼苗膜穩(wěn)定性、Fv/Fo、qP和ФPSⅡ，還導致葉綠素含量、最小熒光(Fo)、最大熒光(Fm)和可變熒光(Fv)降低，葉綠素a/b比值升高，熒光耗散比率上升幅度增加，經過7d常溫生長后的各指標的恢復程度在株系間有一定差別。Z-1-4的恢復程度比Y-106-5好，表現(xiàn)出較好的耐低溫性。夜間低溫處理下ФPSⅡ主要受反應中心的組成

5、而不是吸收的光能到達反應中心的效率的影響。夜間低溫對光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學效率(Fv/Fm)影響較小，相對來說，F(xiàn)v/Fo受到夜間低溫的影響較大。在研究夜間低溫對植物的影響時，F(xiàn)v/Fo是比Fv/Fm更敏感更適用的指標。
　　 2.苦瓜DNA的甲基化總體水平為22.92％-25.86％，內側胞嘧啶的甲基化水平平均為19.63％，外側胞嘧啶的半甲基化水平平均為4.66％。四個供試自交系的甲基化水平高低依次為：Y-106-5>Y-81-

6、3>Z-1-4>Y-70-1。低溫處理誘導了苦瓜基因組DNA的CCGG位點發(fā)生了甲基化模式的改變。實驗成功克隆到9個至少在2個自交系中發(fā)生甲基化模式變異的片段，測序結果經過BLASTn比對，Y1、Y2、Y5三個片段在NCBI數(shù)據庫中找到部分同源序列。Y1序列與長喙田菁(Sesbania rostrata)的β-1，3-葡聚糖酶mRNA序列有一定相似性。片段Y2與GCN5相關N乙酰轉移酶(GNAT)有一定相似性。片段Y5與黃瓜中編碼葉綠體

7、光系統(tǒng)1 A亞基的psaA基因高度相似(98％)。
　　 3.經0.5mmol/L水楊酸處理的幼苗在低溫處理后具有較高的過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)與超氧化物歧化酶(SOD)活性和(POD+CAT)/SOD比值，表現(xiàn)出較強的抗氧化活性，光合色素含量較高，F(xiàn)v/Fm和ФPSⅡ受到的影響小，膜脂過氧化程度低，受到低溫的傷害較小。高濃度SA和低濃度SA預處理對苦瓜耐低溫性有不同的效應。
　　 4.遺傳分析表明：低

8、溫處理后MDA含量、葉片電導傷害率(Eb)及離體葉片低溫電導傷害率(Ea)的遺傳以基因顯性效應為主，還受到部分加性效應的作用，環(huán)境條件對這些性狀的表現(xiàn)也有很大影響。各性狀的廣義遺傳力較高，狹義遺傳力相對較低，宜在較高世代進行選擇。部分F1代植株具有較低的MDA含量和電導傷害率值，苦瓜耐低溫性表現(xiàn)出較強的超中優(yōu)勢和超親優(yōu)勢，通過雜交可以得到耐低溫性比較好的材料。
　　 低溫脅迫條件下，自交系P1、P2、P3、P6對MDA含量、Eb

9、、Ea這三個指標或其中兩個指標都具有反向加性效應，耐低溫性較好，可以作為耐低溫育種的良好親本加以利用。雜交種P1×P5、P1×P6、P1×P7、P2×P3、P2×P5、P3×P5、P4×P6對三個指標都具有負向顯性效應預測值，耐低溫性相對較好，有一定利用價值。本課題組利用上述材料對苦瓜其它部分農藝性狀進行了配合力分析，結合耐低溫性和其它性狀可以進行苦瓜溫室品種選育。本實驗所選4個組合已經過鑒定并開始進行擴大試種，其中2個組合可以作為溫室