本文關(guān)鍵詞：胡蘿卜肉質(zhì)根發(fā)育過程中激素和品質(zhì)的變化規(guī)律研究　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：胡蘿卜(Daucus carota L.),傘形科二年生草本植物,是重要的根菜類蔬菜作物。胡蘿卜的主要食用器官是肉質(zhì)根,其生長發(fā)育的好壞直接決定著胡蘿卜的產(chǎn)量和品質(zhì)。肉質(zhì)根的形成和膨大是一個包括結(jié)構(gòu)變化、物質(zhì)積累和基因調(diào)控的復(fù)雜過程,這個過程直接或間接地受到植物激素的調(diào)控。目前,植物激素在胡蘿卜生長發(fā)育中,特別是肉質(zhì)根發(fā)育中的積累規(guī)律以及其具體的作用還不清楚,另外,在胡蘿卜肉質(zhì)根中,從分子生物學(xué)上揭示抗壞血酸、木質(zhì)素等品質(zhì)指標(biāo)形成的機(jī)理還未見報道。本研究利用高通量測序技術(shù)分離和鑒定胡蘿卜肉質(zhì)根發(fā)育過程中的差異表達(dá)基因,探討激素相關(guān)基因在肉質(zhì)根發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄水平變化;采用NormFinder、geNorm和BestKeeper等軟件對候選內(nèi)參基因的表達(dá)進(jìn)行穩(wěn)定性分析,篩選出用于胡蘿卜發(fā)育過程中的內(nèi)參基因;采用形態(tài)生理、解剖結(jié)構(gòu)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等方法,研究內(nèi)源激素、抗壞血酸和木質(zhì)素在不同發(fā)育階段的積累情況和調(diào)控機(jī)制;以肉質(zhì)根為試材噴施外源赤霉素,研究赤霉素對胡蘿卜肉質(zhì)根生長發(fā)育和品質(zhì)形成的影響。主要研究結(jié)果如下:1、以4個生長發(fā)育階段的胡蘿卜根為試驗材料,進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,共得到160,227個transcripts,32,716個unigenes,平均長度為1,453 bp。不同發(fā)育階段共發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的unigenes 4,818個,其中87個與激素相關(guān),激素調(diào)控胡蘿卜根生長具有階段性的鮮明特征。2、采用NormFinder、geNorm和BestKeeper 3個不同軟件對9個候選內(nèi)參基因(ACTIN、EF-1α、eIF-4α、GAPDH、PP2A、SAND、TIP41、TUB 和 UBQ)的表達(dá)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),候選內(nèi)參基因在不同發(fā)育階段以及不同組織內(nèi)的穩(wěn)定性差異較大。ACTIN是根和葉生長過程中最穩(wěn)定的基因,相反,GAPDH被認(rèn)為是最不穩(wěn)定的基因,不適合用來作為胡蘿卜內(nèi)參基因。推薦ACTIN或ACTIN與EF-1α、eIF-4α、TUB和UBQ等組合作為胡蘿卜發(fā)育過程中的內(nèi)參基因。3、采用形態(tài)以及解剖結(jié)構(gòu)等方法對胡蘿卜發(fā)育的5個階段進(jìn)行了研究,測定了胡蘿卜不同組織的赤霉素、細(xì)胞分裂素和茉莉酸甲酯含量,并對這些激素合成和信號途徑相關(guān)的基因進(jìn)行了表達(dá)分析。研究發(fā)現(xiàn),這些基因均能響應(yīng)胡蘿卜生長發(fā)育,且一些基因的表達(dá)具有明顯的組織特異性。大多數(shù)基因的表達(dá)趨勢與激素含量的變化并不一致,說明激素的積累和響應(yīng)可能受到復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)。結(jié)果說明,赤霉素、細(xì)胞分裂素和茉莉素可能在胡蘿卜生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。4、為了深入了解抗壞血酸在胡蘿卜中積累的調(diào)控機(jī)制,確定其代謝調(diào)控的關(guān)鍵基因。以胡蘿卜'黑田五寸'肉質(zhì)根為試驗材料,克隆了 21個與抗壞血酸相關(guān)的基因,并對其在胡蘿卜肉質(zhì)根發(fā)育過程中的表達(dá)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,胡蘿卜根中抗壞血酸的積累可能由復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)節(jié),其中,L-半乳糖途徑可能是抗壞血酸生物合成的主要途徑。在根發(fā)育過程中,編碼L-半乳糖-1-磷酸酯酶和L-半乳糖酸-1,4-內(nèi)酯脫氫酶的基因轉(zhuǎn)錄水平與抗壞血酸含量密切相關(guān)。5、對野生型和栽培型胡蘿卜5個不同發(fā)育時期的根進(jìn)行取樣并進(jìn)行木質(zhì)素測定,用組織化學(xué)染色和熒光自發(fā)等技術(shù)對木質(zhì)素的分布情況進(jìn)行分析,并利用轉(zhuǎn)錄組結(jié)果分析木質(zhì)素合成相關(guān)基因和它們的表達(dá)。結(jié)果表明木質(zhì)素大部分沉積在胡蘿卜木質(zhì)部導(dǎo)管的細(xì)胞壁上,胡蘿卜發(fā)育過程中,木質(zhì)素含量呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢,這可能與木質(zhì)素生物合成相關(guān)基因表達(dá)量的降低有關(guān)。6、以胡蘿卜根為研究材料,施加外源赤霉素,并對胡蘿卜植株生長特別是根的生長、木質(zhì)部發(fā)育和木質(zhì)素積累等進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),赤霉素處理顯著促進(jìn)了地上部生長,但抑制了胡蘿卜根的生長,木質(zhì)部韌皮細(xì)胞壁也顯著增厚。紫外激發(fā)下的自發(fā)熒光分析顯示長時間的赤霉素處理導(dǎo)致這些細(xì)胞木質(zhì)化。另外,赤霉素處理導(dǎo)致生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和油菜素內(nèi)酯等相關(guān)基因的表達(dá)模式發(fā)生變化,促進(jìn)了木質(zhì)素合成相關(guān)基因的表達(dá),并導(dǎo)致根中木質(zhì)部含量升高。這些結(jié)果說明赤霉素可能在胡蘿卜肉質(zhì)根木質(zhì)部發(fā)育和木質(zhì)化過程中發(fā)揮重要作用。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S631.2
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本文編號：1332236