生長調節(jié)劑對‘碭山酥梨’果實萼片脫落與宿存的影響機制研究.pdf

1、‘碭山酥梨’（Pyrus bretschneideri cv.Dangshansuli）果實有脫萼果與宿萼果之分，脫萼果品質優(yōu)于宿萼果，如何通過栽培技術措施來提高脫萼果率，對于‘碭山酥梨’優(yōu)質高效生產具有重要意義。
　　 本研究以‘碭山酥梨’為試材，研究了生長調節(jié)劑對梨果實萼片發(fā)育、品質和新梢生長的影響;探討了脫萼果與宿萼果內源激素和礦質元素含量的差異及外源PP333、GA3對幼果Fe吸收、IAA含量及其代謝途徑中相關酶活性的影

2、響;并開展了‘碭山酥梨’脫萼果與宿萼果中相關基因的克隆與表達特性研究，主要結果如下:
　　 一、高濃度PBO、PP333雖能提高‘碭山酥梨’脫萼果率、果實固形物與可溶性糖含量，降低有機酸含量，但使果實石細胞明顯增多、硬度增加、果點增大。2500mg· L-1 PP333、2000 mg·L-1 PBO處理果實石細胞含量分別為1.52％和1.47％;果肉硬度分別為6.34kg·cm-2和6.36 kg·cm-2;果點直徑分別為1.

3、97 mm和1.87 mm，均顯著高于對照。PBO、Flu對果實品質和新梢生長影響較PP333小，花期噴施其適宜濃度為200 mg·L-1和100μL· L-1。2500 mg·L-1 PP333處理果點明顯增大，超微結構觀察表明，PP333處理使細胞排列緊湊、細胞壁變薄、木栓化程度提高，且表皮裂痕增大。
　　 二、授粉品種與花粉萌發(fā)狀況對‘碭山酥梨’脫萼果率沒有影響;宿萼果中IAA含量明顯高于脫萼果，而GA3、ABA和ZR并無

4、顯著差異;PBO、PP333顯著提高了‘碭山酥梨’脫萼果率，且明顯降低了幼果中內源IAA含量;GA3能顯著降低脫萼果率，且明顯提高了幼果中IAA含量。生長調節(jié)劑影響果實萼片的發(fā)育，很可能與調節(jié)幼果中內源IAA水平有關。
　　 ‘碭山酥梨’和‘豐水’梨花柱中激素與礦質元素含量呈梯度分布，其中內源激素ABA、IAA和ZR含量從花柱形態(tài)學上端到下端呈逐漸升高的趨勢，而GA3呈逐漸下降的趨勢;礦質元素K、Ca、Fe、Zn和B含量從花柱形

5、態(tài)學上端到下端均呈逐漸下降的趨勢。用2.5 mg·L-1 IAA、5 mg·L-16-BA處理花柱對花粉管伸長有顯著促進作用;100 mg· L-1 H3BO4、300 mg· L-1 Ca(NO3)2處理對花粉管伸長的促進效果不如外源激素處理。進一步分析發(fā)現(xiàn)，梨花柱中ABA、IAA含量高于花粉，說明花粉萌發(fā)過程中所需的主要激素可能源自花柱，當花柱中激素含量增加時，可促進花粉管的伸長。梨花粉中礦質元素K、Ca、Fe、Zn、B高于花柱與子

6、房，推測花粉萌發(fā)過程中所需的礦質元素可能來自花粉自身，當花柱中礦質元素含量增加時，對花粉管的伸長并無明顯的促進作用。
　　 三、‘碭山酥梨’脫萼果中Fe含量極顯著低于宿萼果。本試驗克隆了3個鐵蛋白基因，即PbFer2、PbFer3和PbFer4，其中，脫萼果中PbFer2相對表達量要低于宿萼果，GA3能提高幼果中PbFer2的表達量，說明PbFer2與幼果中鐵的貯存與吸收有關;脫萼果中PbFer3的表達量卻顯著高于宿萼果，推斷環(huán)

7、境脅迫可能誘導了PbFer3的表達?！X山酥梨’宿萼幼果與萼片中Fe含量差異最大，萼片中Fe含量是幼果的6.13倍，其它元素差異較小;萼片發(fā)育過程中對Fe的需求量明顯高于幼果，而對其他礦質元素的需求量則少于幼果。400 mg· L-1 GA3處理增加了宿萼果率，且增加了幼果與萼片F(xiàn)e的含量;2500 mg·L-1 PP333處理降低了宿萼果率，且減少了幼果與萼片中Fe的含量，噴施0.3％ FeSO4又提高了宿萼果率。因此，F(xiàn)e是萼片發(fā)育

8、重要的礦質元素之一，F(xiàn)e充足時果實萼片易宿存。同時，萼片中葉綠素a含量的動態(tài)變化與Fe含量的動態(tài)變化呈顯著性正相關，表明萼片中大量的Fe可能用于葉綠素a的合成。
　　 四、通過cDNA-AFLP分析，在‘碭山酥梨’脫萼果與宿萼果中發(fā)現(xiàn)了10條TDFs（Transcript-derived fragments）與已登錄的相關基因同源性較高。通過RACE（Rapid-amplification of cDNA ends）技術，克隆了

9、ARF和MT基因的cDNA全長。其中，ARF基因全長1280 bp，其中5'非翻譯區(qū)44 bp，3'非翻譯區(qū)315bp，編碼區(qū)為921 bp，編碼306個氨基酸，推測蛋白分子量為32.2243 kDa，理論等電點為7.73。該基因具有Aux/IAA蛋白結構域和Aux/IAA-ARF-dimerisation2種結構域。IAA-ARF-dimerisation是Aux/IAA-ARF二聚體化的作用位點。推斷該蛋白具有ARF類蛋白功能，可能

10、是生長素信號轉導途徑中的轉錄因子。系統(tǒng)進化分析表明，與蘋果MdAFR3基因編碼的氨基酸序列同源性最高。因此，將其命名為PbARF3; MT基因全長552bp，其中5'非翻譯區(qū)129 bp，3'非翻譯區(qū)222 bp，編碼區(qū)為201 bp，編碼66個氨基酸，推測蛋白分子量為6.4498kDa，理論等電點為4.79。并具有金屬硫蛋白基因的典型結構域特征，富含半胱氨酸殘基。系統(tǒng)進化分析表明，與蘋果（Malus domestica）和櫻桃（Pru

11、nus avium）MT2基因編碼的氨基酸序列同源性高。因此，將其命名為PbMT2基因。GA3能顯著提高幼果中PbARF3的表達量，且能提高幼果中PbMT2基因的表達量。其中PbARF3可能調控果實萼片的發(fā)育。PbMT2能提高了植物對金屬離子的吸收和利用，而前期試驗結果表明，F(xiàn)e有利于果實萼片的宿存，據此推測，PbMT2調控幼果萼片的發(fā)育可能與促進其對Fe的吸收和利用有關。
　　 五、‘碭山酥梨’宿萼果中色氨酸（Trp）含量和吲

12、哚乙醛氧化酶(IAAldO)活性均高于脫萼果，而色氨酸轉氨酶（TRT）活性無明顯差異。GA3提高了幼果中TRT和IAAldO的活性。宿萼果中過氧化物酶(POD)低于脫萼果，且PP333處理提高了幼果中吲哚乙酸氧化酶（IAAO）和POD的活性。因此，GA3提高‘碭山酥梨’幼果內IAA的含量主要與提高IAA合成途徑中相關酶的活性有關，而PP333降低幼果內IAA的含量主要與提高IAA降解途徑中相關酶的活性有關，研究結果進一步揭示了PP333