苦瓜耐低溫機(jī)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(shí)具有食用和藥用價(jià)值。目前研究主要集中在藥用功能方面，對(duì)苦瓜的生理和育種研究報(bào)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(shí)節(jié)。植株在生長(zhǎng)季節(jié)遇到低溫會(huì)生長(zhǎng)發(fā)育不良甚至死亡。本試驗(yàn)旨在開(kāi)展苦瓜低溫生理和耐低溫機(jī)制研究，為苦瓜設(shè)施栽培和耐低溫育種提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，同時(shí)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(duì)2個(gè)苦瓜自交系的生理生化特性的影響，以了解苦瓜對(duì)不同夜間低溫的耐受程度和耐受機(jī)理；接著利用甲基化敏感多態(tài)性擴(kuò)增(MSAP)技術(shù)研究了低溫處理誘導(dǎo)的苦瓜基因組DNA的CCGG位點(diǎn)的甲基化模式的變化，以探討苦瓜低溫適應(yīng)的分子機(jī)理。本文還調(diào)查了外源水楊酸(SA)預(yù)處理對(duì)苦瓜耐低溫性的影響，以期進(jìn)一步研究苦瓜的低溫生理，同時(shí)也為遭遇低溫時(shí)苦瓜的栽培管理措施進(jìn)行有益的探討。最后，利用7個(gè)多年多代自交純和

3、的優(yōu)良自交系進(jìn)行配組雜交，用加性.顯性模型對(duì)苦瓜的耐低溫性進(jìn)行了遺傳分析，同時(shí)對(duì)各組合的耐低溫性進(jìn)行鑒定，結(jié)合其它農(nóng)藝性狀，篩選出優(yōu)良的雜交組合。實(shí)驗(yàn)主要結(jié)果如下：
　　 1.12℃夜間低溫處理7d對(duì)苦瓜幼苗葉片的各項(xiàng)指標(biāo)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(xué)淬滅系數(shù)(qP)和PSⅡ量子產(chǎn)額(ФPSⅡ)，使剩余光能熒光耗散(E)比率上升，對(duì)苦瓜幼苗造成一定傷

4、害，這種傷害在經(jīng)過(guò)7d常溫生長(zhǎng)后可以得到部分或完全恢復(fù)。5℃夜間低溫處理7d對(duì)苦瓜傷害最嚴(yán)重，不僅進(jìn)一步降低了苦瓜幼苗膜穩(wěn)定性、Fv/Fo、qP和ФPSⅡ，還導(dǎo)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(jīng)過(guò)7d常溫生長(zhǎng)后的各指標(biāo)的恢復(fù)程度在株系間有一定差別。Z-1-4的恢復(fù)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(yīng)中心的組成

5、而不是吸收的光能到達(dá)反應(yīng)中心的效率的影響。夜間低溫對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)影響較小，相對(duì)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)v/Fo受到夜間低溫的影響較大。在研究夜間低溫對(duì)植物的影響時(shí)，F(xiàn)v/Fo是比Fv/Fm更敏感更適用的指標(biāo)。
　　 2.苦瓜DNA的甲基化總體水平為22.92％-25.86％，內(nèi)側(cè)胞嘧啶的甲基化水平平均為19.63％，外側(cè)胞嘧啶的半甲基化水平平均為4.66％。四個(gè)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(dǎo)了苦瓜基因組DNA的CCGG位點(diǎn)發(fā)生了甲基化模式的改變。實(shí)驗(yàn)成功克隆到9個(gè)至少在2個(gè)自交系中發(fā)生甲基化模式變異的片段，測(cè)序結(jié)果經(jīng)過(guò)BLASTn比對(duì)，Y1、Y2、Y5三個(gè)片段在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中找到部分同源序列。Y1序列與長(zhǎng)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(guān)N乙酰轉(zhuǎn)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(jīng)0.5mmol/L水楊酸處理的幼苗在低溫處理后具有較高的過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)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(qiáng)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(guò)氧化程度低，受到低溫的傷害較小。高濃度SA和低濃度SA預(yù)處理對(duì)苦瓜耐低溫性有不同的效應(yīng)。
　　 4.遺傳分析表明：低

8、溫處理后MDA含量、葉片電導(dǎo)傷害率(Eb)及離體葉片低溫電導(dǎo)傷害率(Ea)的遺傳以基因顯性效應(yīng)為主，還受到部分加性效應(yīng)的作用，環(huán)境條件對(duì)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(duì)較低，宜在較高世代進(jìn)行選擇。部分F1代植株具有較低的MDA含量和電導(dǎo)傷害率值，苦瓜耐低溫性表現(xiàn)出較強(qiáng)的超中優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)，通過(guò)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(duì)MDA含量、Eb

9、、Ea這三個(gè)指標(biāo)或其中兩個(gè)指標(biāo)都具有反向加性效應(yīng)，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(duì)三個(gè)指標(biāo)都具有負(fù)向顯性效應(yīng)預(yù)測(cè)值，耐低溫性相對(duì)較好，有一定利用價(jià)值。本課題組利用上述材料對(duì)苦瓜其它部分農(nóng)藝性狀進(jìn)行了配合力分析，結(jié)合耐低溫性和其它性狀可以進(jìn)行苦瓜溫室品種選育。本實(shí)驗(yàn)所選4個(gè)組合已經(jīng)過(guò)鑒定并開(kāi)始進(jìn)行擴(kuò)大試種，其中2個(gè)組合可以作為溫室