乙烯調(diào)控對大豆營養(yǎng)生長與生殖生長影響研究.pdf

1、本研究主要以大豆(Glycine max(L.)merrill)品種鐵豐31為試驗材料，研究了大豆生長發(fā)育過程中內(nèi)源乙烯釋放規(guī)律和乙烯生物合成限速酶1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶(ACS)基因的表達特征，并通過乙烯生成的促進劑1-氨基環(huán)丙烷1-羧酸(ACC)和抑制劑氨基乙氧基乙烯甘氨酸(AVG)的處理，以及利用線性基因的瞬時表達體系和RNA干擾技術研究了乙烯在大豆生長發(fā)育過程中的生理功能。
　　 (1)對大豆不同生長發(fā)育時期和盛花

2、期不同組織器官乙烯釋放量及其生物合成限速酶ACS基因的表達特征的研究表明，ACS基因在大豆的整個生命周期和不同組織器官中都有表達，但其表達量存在著明顯的差異。乙烯釋放特征研究的結(jié)果表明，乙烯釋放量在大豆開花后期高于大豆營養(yǎng)生長期，在大豆花莢脫落期，乙烯釋放量明顯增加，在大豆的完熟期，乙烯的釋放量達到最大值；大豆植株相對衰老的組織較幼嫩的組織或器官乙烯釋放量更大。乙烯生物合成限速酶ACS基因的表達豐度和乙烯生成呈明顯正相關。利用乙烯合成的

3、促進劑ACC和抑制劑AVG對大豆苗期噴施的結(jié)果表明，AVG可促進大豆植株的營養(yǎng)生長，且大豆的生育期被提前。AVG處理明顯提高了大豆幼苗葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度，降低了胞間CO2濃度；明顯提高了光飽和點、光飽和光合速率、表觀量子效率、CO2飽和點、羧化效率、RuBP最大再生速率，同時，降低了光補償點和CO2補償點。此外，AVG處理還提高了生物量和葉面積，但降低了葉綠素含量與氣孔密度。以上結(jié)果表明，外源AVG處理能改善大豆幼苗葉片

4、的光合性能。ACC處理的效果則與AVG相反。
　　 (2)在大豆種子萌發(fā)過程中，胚根突破種皮和下胚軸伸長的兩個關鍵時期，ACS基因大量表達，酶活相應提高，乙烯大量釋放。乙烯促進劑和抑制劑對大豆種子萌發(fā)的研究結(jié)果表明，AVG處理后乙烯的釋放被顯著抑制，同時能夠促進下胚軸的伸長生長，但是對于大豆的干重沒有顯著影響，同時下胚軸組織中Zn2+的含量明顯增加；而ACC處理的效果與AVG相反。
　　 (3)通過不同濃度乙烯抑制劑AV

5、G和促進劑ACC對大豆花形態(tài)、花粉性狀及單株產(chǎn)量特征等的研究結(jié)果表明，供試品種經(jīng)AVG處理后，與對照相比，成花量、花的長度、花瓣長度、雄蕊柱長、花粉量、花粉管長度、秸桿重、單株莢數(shù)和單株產(chǎn)量有明顯增加，花粉敗育率下降，ACC處理的效果與AVG相反。兩種處理對大豆花粉萌發(fā)率無明顯影響?；ǚ蹝呙桦婄R結(jié)果顯示，AVG處理的花粉長度增加，ACC處理的花粉部分出現(xiàn)扭曲與變形。
　　 (4)通過洋蔥下表皮和大豆子葉節(jié)部位最小線性表達框的直接

6、轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了線性元件在洋蔥下表皮和大豆子葉節(jié)部位的基因瞬時表達。GUS基因的瞬時表達和5’-FITC標記DNA的示蹤，表明外植體的高滲預處理有利于線性DNA的直接轉(zhuǎn)化和瞬時表達；向轉(zhuǎn)化緩沖液中添加包括Ca2+，表面活性劑和農(nóng)桿菌LBA4404的細胞培養(yǎng)物也有利于提高基因的瞬時表達效率。FITC-DNA的熒光顯微鏡觀察結(jié)果表明，外植體于黑暗培養(yǎng)3h后通過線性DNA基本轉(zhuǎn)化緩沖液的轉(zhuǎn)化，共培養(yǎng)72h后，細胞核中能觀察到較強的熒光強度。流式細

7、胞技術檢測表明在以MS液體培養(yǎng)基為基本轉(zhuǎn)化緩沖液的條件下，線性DNA的入核效率僅為0.02％，當基本緩沖液同時添加Ca2+、Dow Comning Q2-5211和農(nóng)桿菌細胞培養(yǎng)物時，入核效率由0.02％增加至54.85％。
　　 (5)構建大豆ACC合酶基因GMACS保守區(qū)域的RNA干擾(RNAi)載體，進行了大豆子葉節(jié)部位線性ACS-RNAi基因表達框的轉(zhuǎn)化和瞬時表達研究，PCR、RT-PCR檢測和瞬時表達結(jié)果表明，線性AC

8、S基因的表達框轉(zhuǎn)化進入大豆子葉節(jié)部位。轉(zhuǎn)化后子葉節(jié)部位乙烯的釋放和ACS基因的表達被抑制，形態(tài)學觀察發(fā)現(xiàn)，與對照相比，轉(zhuǎn)化處理的大豆子葉節(jié)部位能夠分化出更多花芽。
　　 綜上結(jié)果表明，乙烯直接影響大豆生長發(fā)育的全過程。大豆種子萌發(fā)過程中，乙烯的三重反應主要與乙烯調(diào)控的無機離子特別是2n2+的轉(zhuǎn)運和生物有效性相關。抑制乙烯生成可以增強大豆的光合性能、促進營養(yǎng)生長、增加大豆的成花數(shù)量、提高大豆的產(chǎn)量，為大豆的高產(chǎn)栽培和育種提供了重要