藍莓休眠生理及分子機制研究.pdf

1、芽休眠是指植物生活史中芽生長暫時停頓的現(xiàn)象。落葉果樹芽的自然休眠是為抵御冬季的低溫環(huán)境。芽的休眠特性對物種的保存、繁衍及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都具有重要的意義。自然條件下，進入休眠的植株需要經(jīng)過一定時間的低溫積累才能解除休眠正常萌發(fā)生長。低溫不足，芽萌發(fā)及樹體生長發(fā)育會出現(xiàn)障礙或異常，嚴重影響果樹生產(chǎn)。藍莓是具有較高經(jīng)濟價值的新興果樹樹種，但由于對其芽休眠及解除機制認識不足，栽培生產(chǎn)中往往出現(xiàn)引種失敗、產(chǎn)量低、品質(zhì)差、設施栽培難以實現(xiàn)等問題，限制了藍

2、莓的栽培及推廣，嚴重影響了藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　本文以藍莓為試材，研究了花芽休眠進程中主要生理生化指標的變化，并利用RNA-Seq及MSAP等技術分析了藍莓花芽休眠及解除過程中基因表達的差異及DNA甲基化的變化，從生理、基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等角度探究藍莓休眠及解除的生理及分子機制，挖掘關鍵基因，為藍莓分子育種、休眠調(diào)控及設施栽培提供指導。主要結果如下:
　　1.休眠期間，藍莓花芽生理生化指標呈現(xiàn)規(guī)律性的變化:脯氨酸含量呈先降

3、后升的趨勢，可溶性糖含量及POD活性持續(xù)上升，可溶性蛋白含量及SOD活性持續(xù)下降。隨著休眠的解除，可溶性糖及可溶性蛋白含量、SOD活性均上升，POD活性下降。
　　2.藍莓內(nèi)休眠花芽DNA總甲基化率(38.41％)、全甲基化率(27.09％)及半甲基化率(11.32％)均明顯高于解除休眠花芽;相對于內(nèi)休眠花芽，解除休眠花芽約84.48％的位點發(fā)生了甲基化模式變化，其中去甲基化位點數(shù)和比例分別為248和40.53％，超甲基化的位點數(shù)

4、和比率分別為185和30.23％。
　　3.基于RNA-seq技術構建藍莓內(nèi)休眠及解除休眠花芽的轉(zhuǎn)錄組文庫，對不同休眠階段花芽基因表達譜進行分析。結果表明，相對于內(nèi)休眠轉(zhuǎn)錄組，解除休眠轉(zhuǎn)錄組共有935個基因表達發(fā)生變化，其中479個基因上調(diào)表達，465個基因下調(diào)表達。差異表達基因主要參與光合作用、光合天線蛋白、DNA復制及淀粉和蔗糖代謝等生化代謝途徑。
　　4.利用qPCR技術分析了Comp_85212（淀粉代謝過程相關基因

5、）及Comp_79163（MADS-box基因）兩條差異基因在藍莓花芽休眠過程中表達量的變化，結果表明，內(nèi)休眠前，2個基因表達量較低，進入內(nèi)休眠后表達量上升，內(nèi)休眠解除前達到最高，內(nèi)休眠解除后表達量下降。2個基因可能在藍莓花芽休眠及解除過程中發(fā)揮重要作用。
　　5.利用RACE技術從藍莓芽中克隆得到休眠相關MADS-box同源基因VcDAM1。qPCR分析表明，該基因在藍莓花芽內(nèi)休眠期間相對表達量上調(diào)并維持在較高水平，內(nèi)休眠解除后