藍(lán)莓休眠生理及分子機(jī)制研究.pdf

1、芽休眠是指植物生活史中芽生長(zhǎng)暫時(shí)停頓的現(xiàn)象。落葉果樹芽的自然休眠是為抵御冬季的低溫環(huán)境。芽的休眠特性對(duì)物種的保存、繁衍及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都具有重要的意義。自然條件下，進(jìn)入休眠的植株需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的低溫積累才能解除休眠正常萌發(fā)生長(zhǎng)。低溫不足，芽萌發(fā)及樹體生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)出現(xiàn)障礙或異常，嚴(yán)重影響果樹生產(chǎn)。藍(lán)莓是具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的新興果樹樹種，但由于對(duì)其芽休眠及解除機(jī)制認(rèn)識(shí)不足，栽培生產(chǎn)中往往出現(xiàn)引種失敗、產(chǎn)量低、品質(zhì)差、設(shè)施栽培難以實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，限制了藍(lán)

2、莓的栽培及推廣，嚴(yán)重影響了藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　本文以藍(lán)莓為試材，研究了花芽休眠進(jìn)程中主要生理生化指標(biāo)的變化，并利用RNA-Seq及MSAP等技術(shù)分析了藍(lán)莓花芽休眠及解除過(guò)程中基因表達(dá)的差異及DNA甲基化的變化，從生理、基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等角度探究藍(lán)莓休眠及解除的生理及分子機(jī)制，挖掘關(guān)鍵基因，為藍(lán)莓分子育種、休眠調(diào)控及設(shè)施栽培提供指導(dǎo)。主要結(jié)果如下:
　　1.休眠期間，藍(lán)莓花芽生理生化指標(biāo)呈現(xiàn)規(guī)律性的變化:脯氨酸含量呈先降

3、后升的趨勢(shì)，可溶性糖含量及POD活性持續(xù)上升，可溶性蛋白含量及SOD活性持續(xù)下降。隨著休眠的解除，可溶性糖及可溶性蛋白含量、SOD活性均上升，POD活性下降。
　　2.藍(lán)莓內(nèi)休眠花芽DNA總甲基化率(38.41％)、全甲基化率(27.09％)及半甲基化率(11.32％)均明顯高于解除休眠花芽;相對(duì)于內(nèi)休眠花芽，解除休眠花芽約84.48％的位點(diǎn)發(fā)生了甲基化模式變化，其中去甲基化位點(diǎn)數(shù)和比例分別為248和40.53％，超甲基化的位點(diǎn)數(shù)

4、和比率分別為185和30.23％。
　　3.基于RNA-seq技術(shù)構(gòu)建藍(lán)莓內(nèi)休眠及解除休眠花芽的轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)，對(duì)不同休眠階段花芽基因表達(dá)譜進(jìn)行分析。結(jié)果表明，相對(duì)于內(nèi)休眠轉(zhuǎn)錄組，解除休眠轉(zhuǎn)錄組共有935個(gè)基因表達(dá)發(fā)生變化，其中479個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，465個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。差異表達(dá)基因主要參與光合作用、光合天線蛋白、DNA復(fù)制及淀粉和蔗糖代謝等生化代謝途徑。
　　4.利用qPCR技術(shù)分析了Comp_85212（淀粉代謝過(guò)程相關(guān)基因

5、）及Comp_79163（MADS-box基因）兩條差異基因在藍(lán)莓花芽休眠過(guò)程中表達(dá)量的變化，結(jié)果表明，內(nèi)休眠前，2個(gè)基因表達(dá)量較低，進(jìn)入內(nèi)休眠后表達(dá)量上升，內(nèi)休眠解除前達(dá)到最高，內(nèi)休眠解除后表達(dá)量下降。2個(gè)基因可能在藍(lán)莓花芽休眠及解除過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
　　5.利用RACE技術(shù)從藍(lán)莓芽中克隆得到休眠相關(guān)MADS-box同源基因VcDAM1。qPCR分析表明，該基因在藍(lán)莓花芽?jī)?nèi)休眠期間相對(duì)表達(dá)量上調(diào)并維持在較高水平，內(nèi)休眠解除后