生長素及獨(dú)腳金內(nèi)酯介導(dǎo)H2O2調(diào)控番茄側(cè)枝生長發(fā)育的機(jī)制研究.pdf

1、植物頂端優(yōu)勢和側(cè)枝生長在植物形態(tài)建成中具有十分重要的地位，它在一定程度上影響了植株高度、開展度、生物量以及結(jié)實(shí)量，因此植物分枝習(xí)性成為各類作物的一項(xiàng)重要農(nóng)藝性狀。但側(cè)枝過多，會導(dǎo)致主莖長勢減弱，此外空間密閉還為病害的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。迄今為止，研究者從生理生化、功能基因組學(xué)和比較基因組學(xué)等方面對植物分枝發(fā)育的調(diào)控進(jìn)行了廣泛的研究。但研究對象多集中在擬南芥、水稻、玉米以及豌豆上，對于園藝作物側(cè)枝發(fā)育的研究還有相對較少，也不夠深入。番茄是

2、一種分枝能力較強(qiáng)的園藝作物，在生產(chǎn)和消費(fèi)上具有重要的地位。在生產(chǎn)管理上，作為植株調(diào)整的一個重要措施，整枝打杈是提高番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)必不可少的栽培技術(shù)，但整枝打權(quán)過程耗時耗力。因此，探明側(cè)枝發(fā)生機(jī)制不僅有利于利用育種學(xué)的方法篩選培育易栽培管理且高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的優(yōu)良品種，也能豐富植物分枝發(fā)育機(jī)制的理論研究。本文以番茄為實(shí)驗(yàn)材料，研究了植物體內(nèi)重要的信號物質(zhì)H2O2對番茄側(cè)枝生長發(fā)育調(diào)控的影響，利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)從基因表達(dá)水平、H2O2信號水平

3、以及激素水平分析探討了生長素及獨(dú)腳金內(nèi)酯參與H2O2調(diào)控番茄側(cè)枝生長發(fā)育的作用機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.利用VIGS技術(shù)研究了H2O2在調(diào)控番茄側(cè)枝發(fā)育中的作用。將番茄NADPH氧化酶編碼基因(RBOH1，WFI1)沉默后，植株體內(nèi)H2O2含量顯著降低，同時側(cè)芽的生長受到了明顯的促進(jìn)，降低植物頂端優(yōu)勢。而5 mM H2O2噴施葉片后，頂端優(yōu)勢增強(qiáng)，側(cè)芽生長受到抑制。該結(jié)果表明H2O2在植物側(cè)枝生長發(fā)育調(diào)控過程中具有重要作用

4、。
　　2.探討了IAA是否介導(dǎo)了H2O2對植物側(cè)枝生長發(fā)育的調(diào)控及其機(jī)制。沉默RBOHs后，其植株（pTRV-RBOH1、pTRV-WFI1以及pTRV-RBOH1/WFI1）生長素合成、運(yùn)輸、響應(yīng)關(guān)鍵基因的表達(dá)以及生長素含量顯著降低，但提高了細(xì)胞分裂素合成基因IPT2的表達(dá)，并且該效應(yīng)會被外源H2O2抑制。打頂和沉默生長素合成關(guān)鍵基因FZY也促進(jìn)側(cè)芽的生長，基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)控制生長素極性運(yùn)輸關(guān)鍵基因PIN1的表達(dá)受到抑制，而細(xì)

5、胞分裂素合成基因IPT2表達(dá)反而上調(diào)。然而，pTRV-FZY沉默植株促進(jìn)側(cè)芽生長的效應(yīng)并不能被外源H2O2抑制，但可以被生長素類似物NAA完全抑制。這些結(jié)果表明依賴于RBOHs產(chǎn)生的質(zhì)膜H2O2通過促進(jìn)生長素的合成和極性運(yùn)輸，影響了細(xì)胞分裂素的合成，從而抑制側(cè)芽的生長。
　　3.研究了獨(dú)腳金內(nèi)酯(Strigolactones，SLs)在H2O2和IAA途徑調(diào)控植物側(cè)芽生長發(fā)育中的作用。研究表明沉默RBOH1以及FZY基因促進(jìn)植株側(cè)

6、芽生長，同時植株根部獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因表達(dá)下調(diào)以及獨(dú)腳金內(nèi)酯含量減少;外源處理獨(dú)腳金內(nèi)酯人工合成類似物1μM GR24以及缺磷處理均能顯著抑制沉默植株中側(cè)芽的生長。打頂植株連續(xù)處理GR24，側(cè)芽生長同樣受到抑制，基因表達(dá)分析表明SLs對側(cè)芽的抑制與IAA極性運(yùn)輸和信號傳遞無關(guān)，而是與莖中細(xì)胞分裂素合成基因IPT2以及芽內(nèi)負(fù)調(diào)控因子BRC1的表達(dá)變化有關(guān);進(jìn)一步沉默獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因CCD7、CCD8、MAX1以及信號關(guān)鍵基因MAX2，同