蘋果IAA代謝幾個(gè)關(guān)鍵基因在矮化砧木與miRNA在短枝品種中致矮作用研究.pdf

1、蘋果矮化密植栽培是世界蘋果發(fā)展的趨勢，實(shí)現(xiàn)蘋果矮化栽培最主要途徑是利用好矮化砧木及短枝型品種。雖然矮化砧木及短枝型品種在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，但矮化機(jī)理，特別是分子機(jī)理尚未完全揭示。本文分析了長富2號(hào)/M9（矮化砧木）和長富2號(hào)/MM106（半喬化砧木）生長素代謝相關(guān)基因的表達(dá)情況，研究了幾個(gè)關(guān)鍵基因在致矮中的功能和作用。利用miRNA組測序手段，分析了普通型富士長富2號(hào)和短枝芽變煙富6號(hào)中枝條發(fā)育相關(guān)差異miRNA。從生長素和miRNA角度

2、，揭示矮化砧木和短枝型品種的致矮機(jī)理，豐富蘋果矮化調(diào)控理論。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　1、對(duì)長富2號(hào)/M9和長富2號(hào)/MM106葉片、接穗韌皮部、砧木韌皮部和根系中的生長素含量、生長素合成基因、生長素運(yùn)輸基因和生長素代謝相關(guān)基因進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長富2號(hào)/M9中生長素的濃度低于長富2號(hào)/MM106。長富2號(hào)/M9砧木韌皮部的生長素濃度高于其接穗。在長富2號(hào)/M9葉片和根系中，生長素合成基因MdYUCCA8和MdYUCCA1

3、0a表達(dá)顯著低于長富2號(hào)/MM106。長富2號(hào)/M9砧木韌皮部和根系中，生長素運(yùn)輸基因MdPIN1b和MdPIN8a顯著低于長富2號(hào)/MM106。長富2號(hào)/M9中的生長素軛合酶基因MdGH3-5b和MdGH3-9a顯著低于長富2號(hào)/MM106。然而，長富2號(hào)/M9中的生長素水解酶基因MdIAR3c和MdILL6c顯著高于長富2號(hào)/MM106。
　　2、在M9和MM106中克隆了MdYUCCA8基因，該基因編碼1272bp核苷酸，二

4、者序列相似性99.9％，編碼423個(gè)氨基酸?？寺×薓dYUCCA8編碼區(qū)上游1600bp啟動(dòng)子序列，二者相似性為99.6％。MdYUCCA8啟動(dòng)子受到GA、MJ和Br誘導(dǎo)，亞精胺和乙烯利顯著抑制了MdYUCCA8啟動(dòng)子活性。高溫促進(jìn)MdYUCCA8的表達(dá)，煙草葉片雙熒光素酶瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)證明MdPIF4a與MdYUCCA8啟動(dòng)子互作。在擬南芥中異位表達(dá)MdYUCCA8，促進(jìn)了擬南芥植株花莖的生長、頂端優(yōu)勢顯著增加、側(cè)枝減少、角果畸形、促進(jìn)

5、了根系的生長，側(cè)根數(shù)量和側(cè)根長度顯著高于野生型。
　　3、在M9和MM106中克隆了MdYUCCA10a基因，該基因編碼1149bp核苷酸，二者序列相似性99.9％，編碼382個(gè)氨基酸。克隆了MdYUCCA10a編碼區(qū)上游1800bp啟動(dòng)子序列，二者相似性為99.7％。MdYUCCA10a啟動(dòng)子受到ABA、Spe誘導(dǎo)，乙烯利顯著抑制MdYUCCA10a啟動(dòng)子活性。在擬南芥中異位表達(dá)MdYUCCA10a，促進(jìn)了擬南芥植株花莖的生長，

6、促進(jìn)了根系的生長，主根長度、側(cè)根數(shù)量和側(cè)根長度顯著高于野生型。
　　4、在M9和MM106中克隆了MdABCB19基因，其編碼1250個(gè)氨基酸，含有兩個(gè)ABC_membrance結(jié)構(gòu)域，兩個(gè)ABC_tran結(jié)構(gòu)域。該序列在M9和MM106中存在一個(gè)非同義SNP，編碼氨基酸由A突變?yōu)镾，導(dǎo)致M9α螺旋少了一段。MdABCB19在砧木M9和MM106、長富2號(hào)/M9和長富2號(hào)/MM106均差異表達(dá)。啟動(dòng)子序列分析發(fā)現(xiàn)M9的MdABCB

7、19啟動(dòng)子在起始密碼子上游170bp處有“CTCTGT”6個(gè)堿基缺失，導(dǎo)致M9缺失了一個(gè)5'UTR Py-rich stretch motif。MM106MdABCB19的啟動(dòng)子活性高于M9MdABCB19，并且MdABCB19啟動(dòng)子受光照調(diào)控。MdABCB19啟動(dòng)子活性隨著5'UTR Py-rich stretch motif元件數(shù)目的增加而增強(qiáng)。
　　5、在長富2號(hào)及短枝型芽變煙富6號(hào)頂梢中，共發(fā)現(xiàn)700個(gè)成熟的miRNA，包

8、括202個(gè)蘋果已知miRNA和498新miRNA。長富2號(hào)和煙富6號(hào)中有135個(gè)差異表達(dá)的miRNA，大多數(shù)差異的已知miRNA在煙富6號(hào)中下調(diào)表達(dá)。煙富6號(hào)枝條頂梢IAA、GA、ZR和ABA含量都低于長富2號(hào)。噴施GA可以促進(jìn)煙富6號(hào)短枝生長，變?yōu)殚L枝。煙富6號(hào)頂梢中細(xì)胞伸長和細(xì)胞分裂相關(guān)基因的表達(dá)水平都顯著低于長富2號(hào)。
　　綜上所述，生長素在砧木誘導(dǎo)接穗矮化中起著重要作用，長富2號(hào)/M9中低表達(dá)的生長素合成基因MdYUCCA