本文關(guān)鍵詞：碳水化合物及脫水素基因在梨休眠過程中的作用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：包括梨在內(nèi)的多年生溫帶植物能夠適應(yīng)從酷夏到嚴(yán)冬的極端溫度變化。這些多年生植物的一個(gè)重要特征就是在冬季嚴(yán)寒到來之前為了安全度過不良的生長環(huán)境分生組織的生命活動(dòng)近乎停止并建立一種休眠狀態(tài)。一般來說,休眠的誘導(dǎo)是由光周期和溫度變化引起的,然后通過一定時(shí)長的低溫或外用化學(xué)藥劑來解除植物休眠。活躍的生長到休眠的轉(zhuǎn)換涉及不同的形態(tài)、生理、生化、分子和發(fā)育過程,如芽分化,脫水,復(fù)水,抗寒鍛煉,碳水化合物的變化,酶活和分子水平的變化。相對(duì)于這一性狀的重要性而言,生長和休眠轉(zhuǎn)變過程的研究還是很少。本論文在梨的兩個(gè)栽培品種上利用冷激處理和休眠破除劑處理來研究休眠的生理、生化和分子調(diào)控機(jī)理。主要結(jié)果總結(jié)如下 1、梨芽和樹皮組織在低溫響應(yīng)下的生化變化：低溫在花芽和葉芽休眠解除中的可能作用。 利用落葉后‘翠冠’離體枝條研究了冷處理對(duì)芽休眠的解除和生化物質(zhì)變化影響。離體枝條在5。C條件下處理0、100、200、300、400、500、600和700小時(shí)(正需冷單元PCU)。梨花芽和葉芽分別在300PCU和600PCU達(dá)到50%的萌芽率。平均萌芽時(shí)間與冷處理的時(shí)間成反比。低溫處理刺激了所有的器官淀粉的水解,同時(shí)蔗糖開始積累。蔗糖和山梨糖醇在洽處理過程中迅速積累并且分別在100PCU、400PCU和100PCU在花芽、葉芽和樹皮中達(dá)到峰值,之后含量開始下降直到達(dá)到打破休眠所需需洽量(花芽的需冷量為300PCU,葉芽的需冷量為600PCU),之后含量開始增加一直到700PCU。芽中己糖(葡萄糖和果糖)一直不斷積累直到700PCU。在樹皮中,果糖和葡萄糖含量增加直到400PCU,然后隨著PCU的增加而逐漸下降。在所有器官,特別是花芽和葉芽中,總的淀粉分解酶活性和a淀粉酶活性在達(dá)到100PCU前都有增加,然后在葉芽和花芽中有所下降,在內(nèi)休眠解除后再次上升。然而,在低溫處理?xiàng)l件下,芽中蔗糖含量和蔗糖酶的活性依然保持較高水平,可能是因?yàn)檎崽寝D(zhuǎn)運(yùn)到芽當(dāng)中,增大了芽的庫強(qiáng)。結(jié)果表明需冷量不足條件下導(dǎo)致己糖積累不足可能會(huì)造成萌芽率較低。足夠的低溫可能通過增加可溶性糖的含量,增強(qiáng)酸性轉(zhuǎn)化酶的活性和降低低淀粉的含量來解除芽休眠并且提高其萌芽率。 2、氰胺和硫脲對(duì)‘圓黃’梨休眠解除過程中芽和樹皮中碳水化合物代謝和脯氨酸含量的影響。 本文研究了氰胺和硫脲在加速休眠解除過程中的作用及其對(duì)‘圓黃’芽和樹皮中碳水化合物含量、酶活和脯氨酸含量的變化影響。利用氰胺水溶液、硫脲水溶液處理離體枝條并以清水培養(yǎng)作為對(duì)照來研究氰胺和硫脲對(duì)萌芽率的影響。芽休眠的解除依靠萌芽率這一指標(biāo)來反應(yīng)。平均萌芽時(shí)間(MTB)較短的梨芽含有較低的淀粉含量,較高的蔗糖含量酶活和脯氨酸含量。氰胺水溶液、硫脲水溶液處理和清水處理離體枝條的花芽萌芽率達(dá)到50%的天數(shù)分別為18天、22天和30天,而葉芽的萌芽率達(dá)到50%的天數(shù)分別為22天、26天。氰胺和硫脲處理枝條之后分別在5或10天后所有器官中淀粉水解加速并且伴有糖類的積累。這些在處理之后很短時(shí)間內(nèi)的變化可能跟休眠的解除有關(guān)。事實(shí)上,伴隨著休眠的解除,我們發(fā)現(xiàn)可溶性糖含量、α淀粉酶活性、淀粉水解活性和堿性蔗糖酶的活性在芽中急劇降低,但是酸性蔗糖酶活性依然較高。這一結(jié)果與樹皮中不同。所有的組織脯氨酸濃度在離體枝條處理之后都先增加后下降,但是氰胺處理的效果比硫脲處理明顯。這些結(jié)果說明氰胺和硫脲通過激發(fā)了生化活動(dòng)引起了休眠的解除。我們的觀察結(jié)果顯示氰胺、硫脲處理對(duì)糖積累或分解、酶活的變化的時(shí)間可能影響了休眠解除的時(shí)間和懨復(fù)生長的時(shí)間。 3、梨脫水素家族基因的全基因組鑒定、特征及表達(dá)分析。 脫水素是一類復(fù)雜的植物蛋白家族,在干旱、高鹽以及低溫等環(huán)境脅迫下保護(hù)高等植物細(xì)胞免受脫水和干旱傷害中起重要的作用。梨是重要的經(jīng)濟(jì)果樹廣泛分布于全球溫帶地區(qū),有關(guān)梨的DHN基因的研究非常有限。為了獲得了解梨的DHN基因家族,闡明其在低溫條件下在梨花芽中的作用,我們從梨全基因組數(shù)據(jù)中鑒定出7條PpDHN家族基因。對(duì)根據(jù)這些基因推定的蛋白序列的比對(duì)分析結(jié)果表明這些蛋白包含典型的K結(jié)構(gòu)域�；诨蛱卣骱途垲惤Y(jié)果可將這些基因分為SKn、YnSKn、YKn和Kn組。層序聚類分析表明在非脅迫的梨樹中,PpDHN基因可在所有營養(yǎng)器官/組織中表達(dá),除了PpDHN1, PpDHN3以及PpDHN4在成熟葉片以及頂芽中不表達(dá)。在低溫處理的花芽中4個(gè)PpDHN基因的轉(zhuǎn)錄水平顯著增加,表明其在逆境脅迫調(diào)節(jié)中起重要的作用。本研究表明,梨DHN基因家族可能在組織發(fā)育和脅迫響應(yīng)中具有功能。本研究得到的信息將有助于進(jìn)一步研究在不同脅迫條件下DHN基因的功能。 4、兩個(gè)不同需冷量砂梨品種花芽脫水素基因的表達(dá)及抗氧化酶活性研究。 以翠冠和圓黃兩個(gè)砂梨品種花芽為研究材料,主要研究了脫水素基因的季節(jié)表達(dá)模式,抗氧化酶活性,H2O2含量及它們與花芽休眠階段的關(guān)系。研究結(jié)果表明PpDHN1, PpDHN2和PpDHN3的表達(dá)模式相同,但表達(dá)量及達(dá)到頂峰的時(shí)間不同。在翠冠花芽自然休眠過程中均能檢測(cè)到PpDHN1, PpDHN2和PpDHN3的表達(dá),生態(tài)休眠階段達(dá)到最高水平,萌芽階段下降。圓黃花芽中脫水素基因(PpDHN1, PpDHN2和PpDHN3)在自然休眠階段達(dá)到最高,生態(tài)休眠階段即下降。自然休眠過程中超氧化物歧化酶(SOD)具有較高的活性,生態(tài)休眠階段下降,然后在萌芽階段升高。過氧化物酶(POD)在兩個(gè)品種中的含量不同,但是具有相同的變化趨勢(shì)：內(nèi)休眠過程含量較低,生態(tài)休眠時(shí)達(dá)到最低點(diǎn),萌芽時(shí)增加。過氧化氫酶(CAT)活性在內(nèi)休眠過程中不斷增加,生態(tài)休眠過程達(dá)到頂峰,萌芽階段降低(兩個(gè)品種的萌芽時(shí)間不同)�？箟难徇^氧化物酶(APX)活性在自然休眠階段下降,生態(tài)休眠階段上升,萌芽階段達(dá)到頂峰。翠冠花芽自然休眠階段H2O2含量最高,而圓黃在自然休眠過程中H2O2含量不斷下降,兩者含量均在萌芽階段下降。休眠過程中脫水素基因的表達(dá)和H2O2含量變化過程中伴隨著SOD, POD和APX活性下降及CAT活性增加。因此,基因表達(dá)水平、酶活性、H2O2含量變化可能涉及到梨花芽休眠過程中抗氧化防御機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：碳水化合物 脫水素基因 休眠 酶 梨
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S661.2
【目錄】：

• DEDICATION8-9
• Acknowledgements9-17
• List of Figures17-20
• List of Tables20-21
• List of Abbreviations21-23
• 摘要23-27
• ABSTARCT27-31
• Chapter 1 Literature review31-55
• 1.1 Brief overview of dormancy31-34
• 1.2 Seasonal cycle of dormancy in plant and cell level34-35
• 1.3 Ecological and physiological factors involved in dormancy35-37
• 1.4 Dormancy development37-38
• 1.5 Models to study dormancy38-41
• 1.6 Dormancy and fruit production41-42
• 1.7 Artificial methods used to break dormancy42-43
• 1.7.1 Dormancy breaking agents (DBAs) application42-43
• 1.7.2 Cultural practices43
• 1.8 Biochemical changes during dormancy and dormancy release43-46
• 1.8.1 Carbohydrate changes44-45
• 1.8.2 Enzymatic changes45-46
• 1.9 Molecular aspect of dormancy46-55
• 1.9.1 LEA proteins and their classifications47-49
• 1.9.2 LEA group 2 (Dehydrins)49
• 1.9.3 Structural composition and characteristics of DHNs49-50
• 1.9.4 Expression and function of DHNs in response to different stresses50-55
• Chapter 2 Biochemical changes in dormant pear buds and bark tissue in response tochilling: Possible role of chilling in floral and leaf bud dormancy release55-70
• 2.1 Materials and methods57-60
• 2.1.1 Plant materials and treatments57
• 2.1.2 Assessment of chilling effect on floral and vegetative budbreak57-58
• 2.1.3 Mean time to budbreak (MTB)58
• 2.1.4 Determination of sugar and starch contents58-59
• 2.1.5 Determination of enzyme activity59-60
• 2.1.6 Statistical analysis60
• 2.2 Results60-66
• 2.3 Discussion66-69
• 2.4 Conclusion69-70
• Chapter 3 Effects of hydrogen cyanamide and thiourea on carbohydrate metabolism andpoline contents during dormancy release in buds and bark of pear cultivar 'Wonhwang'cuttings70-88
• 3.1 Materials and methods71-74
• 3.1.1 Plant materials71
• 3.1.2 Experimental design and treatment71-72
• 3.1.3 Mean time to budbreak72
• 3.1.4 Determination of sugar and starch contents72-73
• 3.1.5 Determination of enzyme activity73
• 3.1.6 Free proline determination73-74
• 3.1.7 Statistical analysis74
• 3.2 Results74-84
• 3.2.1 Dormancy release74
• 3.2.2 Mean Time to Budbreak (MTB)74-75
• 3.2.3 Carbohydrates concentrations75-78
• 3.2.4 Enzyme activities78-81
• 3.2.5 Invertases activity81-83
• 3.2.6 Free proline content83-84
• 3.3 Discussion84-87
• 3.4 Conclusion87-88
• Chapter 4 Genome-wide identification, characterization and expression analysis of thedehydrin gene family in pear (Pyrus pyrifolia)88-105
• 4.1 Materials and methods90-93
• 4.1.1 Plant materials and treatment90
• 4.1.2 Identification and characterization of pear DHN gene family members90-91
• 4.1.3 RNA extraction, cDNA synthesis and cloning of full-length cDNA91
• 4.1.4 Multiple sequence alignment, phylogenetic, conserved motif and structural analyses91-92
• 4.1.5 Real-time quantitative PCR (Q-PCR) and hierarchical cluster analysis92-93
• 4.2 Results93-98
• 4.2.1 Identification and classification of the dehydrin gene family in pear93-95
• 4.2.2 Multiple sequence alignment, structure and phylogenetic analysis95-96
• 4.2.3 Expression profile of pear DHN genes in different tissues96-98
• 4.2.4 Differential expression pattern of pear DHN genes in response to low temperature98
• 4.3 Discussion98-104
• 4.4 Conclusion104-105
• Chapter 5 Study on the expression of dehydrin genes and activities of antioxidativeenzymes in floral buds of two sand pear (Pyrus pyrifolia Nakai) cultivars requiringdifferent chilling hours for budbreak105-120
• 5.1 Materials and methods107-110
• 5.1.1 Plant materials107
• 5.1.2 Monitoring of temperature107-108
• 5.1.3 Assessment of chilling requirements108
• 5.1.4 Determination of dormancy status108
• 5.1.5 RNA extraction and quantitative PCR analysis108-109
• 5.1.6 Antioxidant enzyme assays109
• 5.1.7 Hydrogen peroxide determination109
• 5.1.8 Statistical analysis109-110
• 5.2 Results110-115
• 5.2.1 Chilling requirements of two pear cultivars110
• 5.2.2 Dormancy status in floral buds of pear cultivars110
• 5.2.3 Seasonal expression pattern of dehydrin genes in floral buds during the dormancy110-111
• 5.2.4 Changes in antioxidant enzymes in floral buds of pear cultivars during dormancy111-114
• 5.2.5 Changes in H2O2 content in floral buds of pear cultivars during dormancy114-115
• 5.3 Discussion115-119
• 5.4 Conclusion119-120
• Chapter 6 Major findings and future perspectives120-122
• 6.1 Major findings120-121
• 6.2 Future perspectives121-122
• References122-147
• List of Publications147

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張玉剛,成建紅,韓振海,許雪峰,李天忠;小金海棠總RNA提取方法比較及cDNA的LD-PCR擴(kuò)增[J];生物技術(shù)通報(bào);2005年04期

  本文關(guān)鍵詞：碳水化合物及脫水素基因在梨休眠過程中的作用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：369207