苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的機(jī)理研究.pdf

1、菊花(Chrysanthemum morifolium)是我國(guó)十大傳統(tǒng)名花和世界四大切花，在花卉生產(chǎn)中占有十分重要的地位。菊花喜冷涼氣候，其生長(zhǎng)發(fā)育最適溫度為15-25℃，當(dāng)環(huán)境溫度超過32℃時(shí)其生長(zhǎng)就會(huì)受到一定的抑制，如減慢花序生長(zhǎng)速度、延緩開花等，而40℃以上的高溫則明顯造成畸形花和盲花。因此，夏季高溫一直是影響菊花正常生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)不利因子。切花菊是菊花栽培的重要類型，根據(jù)花序大小可分為切花大菊和切花小菊，其中‘優(yōu)香’目前是市場(chǎng)上

2、主栽的切花大菊品種之一，其自然花期主要集中7月，夏季高溫經(jīng)常會(huì)對(duì)其花蕾發(fā)育和開花造成不同程度的負(fù)面影響。本研究中，通過對(duì)‘優(yōu)香’幼苗進(jìn)行45℃高溫2h的熱激預(yù)處理，從生理、表觀遺傳調(diào)控以及蛋白質(zhì)組學(xué)方面研究成年植株耐熱性，結(jié)果顯示，苗期的熱激預(yù)處理能顯著提高成年植株的耐熱性。其主要結(jié)果如下:
　　1.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的生理機(jī)理研究
　　以苗期切花菊‘優(yōu)香’為材料，置于培養(yǎng)箱進(jìn)行45℃高溫處理，然后進(jìn)行2

3、4h室溫恢復(fù)，分別測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)，以期探討2h熱處理對(duì)切花菊生理生化的影響。結(jié)果表明:苗期熱激預(yù)處理使得幼苗葉片生理指標(biāo)以及光合指標(biāo)、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，2h的熱激預(yù)處理使得幼苗SOD活性、丙二醛含量以及脯氨酸含量都顯著上升，而可溶性蛋白含量、含水量、PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm和光合指標(biāo)凈光合速率Pn顯著降低;而經(jīng)過24h室溫恢復(fù)，再次測(cè)定處理組與對(duì)照組葉片中的各項(xiàng)生理指標(biāo)，結(jié)果表示只有可溶性蛋白含量具有顯著性差異。結(jié)果

4、說明2h的45℃熱激預(yù)處理達(dá)到了熱鍛煉的效果，而經(jīng)過室溫恢復(fù)后，確認(rèn)此處理并沒有對(duì)幼苗造成損傷。將對(duì)照組與處理組切花菊幼苗定植后進(jìn)行常規(guī)管理，通過測(cè)定處理對(duì)切花菊現(xiàn)蕾時(shí)間、瓶插試驗(yàn)結(jié)果、盛花期形態(tài)指標(biāo)以及花期高溫脅迫后葉片的生理生化指標(biāo)的影響，進(jìn)一步探討苗期的熱鍛煉對(duì)切花菊開花期間生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過苗期熱激預(yù)處理的處理組現(xiàn)蕾時(shí)間延遲;瓶插后部分表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照組，測(cè)得處理組的葉片中的可溶性糖含量、SOD活性和含水量都顯著高于對(duì)照

5、組，處理組花瓣中的可溶性糖含量、脯氨酸含量顯著高于對(duì)照組，丙二醛顯著低于對(duì)照組，且電鏡透射觀察結(jié)果表示，處理組的衰老降解等進(jìn)程慢于對(duì)照組;在盛花期50℃高溫脅迫2h后測(cè)得處理組葉片的凈光合速率、葉綠素含量、可溶性糖含量、SOD含量、脯氨酸含量和PSⅡ最大光化學(xué)效率顯著大于對(duì)照組，而丙二醛含量正好相反，經(jīng)過24h的常溫恢復(fù)，處理組葉片的可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量保持顯著大于對(duì)照組的水平。結(jié)果表明，苗期熱激的預(yù)處理對(duì)植株在盛花期遭遇高溫脅

6、迫時(shí)提高其自身的耐熱性具有明顯促進(jìn)作用。
　　2.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的蛋白質(zhì)組學(xué)研究
　　以幼苗熱激預(yù)處理后與盛花期脅迫后處理組與對(duì)照組的葉片組織為材料基于蛋白質(zhì)的同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量技術(shù)（isobaric tags for relative and absolutequantitation，iTRAQ）開展蛋白質(zhì)組學(xué)研究，以期獲得某些由于熱激預(yù)處理對(duì)切花菊幼苗，以及盛花期耐熱性等產(chǎn)生影響的關(guān)鍵蛋白，

7、因此，我們特定識(shí)別可能的功能差異表達(dá)蛋白質(zhì)。結(jié)果表示:苗期熱激預(yù)處理導(dǎo)致21個(gè)蛋白發(fā)生顯著變化，15個(gè)蛋白上調(diào)，蛋白豐度變化值為1.31～2.39，部分是與脅迫相關(guān)的蛋白，如泛素蛋白、Rubisco活化酶和S-腺苷甲硫氨酸合成酶，6個(gè)蛋白下調(diào)，蛋白豐度變化值為0.46～0.74，其中也有與脅迫相關(guān)的蛋白如ATP合酶;而在盛花期高溫脅迫后我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱激預(yù)處理的切花菊葉片相對(duì)于對(duì)照有14個(gè)蛋白表現(xiàn)出顯著差異，這些蛋白全部上調(diào)，蛋白豐度變化

8、值為1.35～2.22，有些蛋白與植物抗性相關(guān)，如谷氨酰胺合成酶、核酮糖羧化酶和過氧化氫酶等。結(jié)果表明:苗期熱激預(yù)處理使得一些耐熱性相關(guān)蛋白在遇到高溫脅迫后其表達(dá)水平明顯提高，這可能與苗期熱激預(yù)處理提高切花菊耐熱性有關(guān)。
　　3.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的表現(xiàn)遺傳學(xué)研究
　　以幼苗熱激預(yù)處理后與盛花期脅迫后處理組與對(duì)照組的葉片組織為材料，進(jìn)行甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(methylation se