苹果苦痘病相关机理及相关基因表达分析

来源 :青岛农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuxin87675241
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苦痘病是常见的生理病害,影响苹果的外观和经济价值。本研究利用物理的办法分离了苹果果肉单细胞,并且用荧光染色剂(VBL)证明细胞的完整性,用荧光素双醋酸酯探针(FDA)证明了细胞的活性。以红富士苹果为材料,对其进行喷钙处理和萘乙酸(NAA)、赤霉素(GA)处理,统计了各个处理的红富士苹果田间发病率以及在贮藏期间的发病率,测定了苹果在贮藏期间的硬度、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C含量、以及氧化酶活性等。利用高通量测序技术,探索了苦痘病相关的基因,为研究其发病机理提供依据。主要研究结果如下:  1.苹果果肉单细胞的分离提取以及活性验证  本实验采用物理的办法,分离红富士苹果果肉的单细胞,利用 VBL与纤维素亲和的特性,能确定细胞壁的完整性。并利用 FDA能够使活性物质产生绿色荧光的特性,确定细胞的活性。结果表明,终浓度0.1%的离析酶,以及0.5h的酶解时间可以获得完整的果肉单细胞。  2.生长期间钙和激素处理对苹果苦痘病发病率及贮藏品质的影响  苹果苦痘病主要发生在成熟期和贮藏期,本试验通过三种浓度(0.5%、1%和2%)的葡萄糖酸钙处理,均能一定程度的降低苹果贮藏期间苦痘病的发病率。在0-60 d整个贮藏期间,红富士苹果果实硬度下降,与对照相比,不同浓度的钙处理都延缓苹果贮藏期间果实硬度的下降,且2%葡萄糖酸钙的处理效果最好,比如套袋苹果的硬度由9.65kg·cm-2降到6.8kg·cm-2。在整个贮藏过程中,所有处理的苹果的可溶性固形物(TSS)含量都呈先升高后下降的趋势;可滴定酸(TA)和维生素C含量也都呈现下降的趋势。在套袋苹果与不套袋苹果中,喷施不同浓度的葡萄糖酸钙和激素能够减缓TA含量的下降,这说明葡萄糖酸钙能一定程度的减慢果实的呼吸作用,NAA1ppm和GA20ppm也能减缓果实的呼吸作用;激素处理对减缓贮藏期间果实维生素C含量的下降有一定的作用。  3.生长期间钙和激素处理对果实氧化酶活性的影响  在整个贮藏期,苹果果实的 SOD、CAT活性都呈现出先上升后下降的趋势,且果实的SOD和CAT酶的变化趋势和出现高峰时间基本一致;而POD一直呈现上升的趋势。在整个贮藏期间,0.5%葡萄糖酸钙、1%葡萄糖酸钙、2%葡萄糖酸钙处理果实的SOD活性都比对照果实高,而且2%葡萄糖酸钙处理的果实的SOD活性在整个贮藏期间是最高的。NAA和GA处理的果实,在0-15d和45-60d这两个阶段,激素处理的果实的SOD酶活性高于对照,其他贮藏阶段则低于对照。说明喷钙可以提高酶的活性;而激素处理对果实SOD酶活性的影响不大。NAA和GA处理的果实的POD酶活,在0-15d这个阶段激素处理的果实的POD酶活都高于对照CK,但是在30d之后,都低于对照CK。2%葡萄糖酸钙处理能够提高果实CAT酶的活性。NAA和GA处理的果实与对照CK并没有明显差异,都在45d的时候,达到最大值。  4.苹果苦痘病相关基因的荧光定量表达分析  实验以青岛莱西某果园的红富士为材料,对其采后0 d、30 d的果实分别取样,采样设置三个生物学重复,每个重复两个苹果,采集后放入-80℃冰箱保存备用。采用采用TIANGEN的RNAplant Plus试剂提取植物材料总RNA,反转录合成cDNA。应用Illumina HiseqTM2000高通量转录组测序平台对样品进行测序。通过高通量转录组测序的数据结果分析 RPKM值,初步获得苦痘病相关基因集合。基于文献和本实验前期研究,着重查找和分析与钙离子运转、钙结合蛋白、生长素相关的基因。以Actin作为内参基因,采用实时定量PCR技术(96孔板)进行验证,进一步缩小备选基因集,发现具有价值的关键基因。这些基因在苦痘病发病果实与苦痘病未发病果实中的表达趋势不同:与钙相关的基因LOC103456257和LOC103410497在苦痘病未发病果实中的表达量低于发病果实;与生长素有关的基因LOC103434427在0 d、30 d、60 d的表达趋势基本一致;与ABC转运蛋白相关的基因LOC103431247在苦痘病未发病的果实中的表达量远远高于苦痘病发病果实。  由以上结果可以得出,用物理办法能够分离具有活性的苹果单细胞;喷钙处理会有效的提高果实在贮藏期间的品质,会一定程度的降低苦痘病发病率;激素处理对苦痘病发病果实与未发病果实的影响差异不大;与钙相关的基因LOC103456257和LOC103410497,与生长素有关的基因LOC103434427,与ABC转运蛋白有关的基因LOC103427254和LOC103431247,在苦痘病发病过程中起着重要作用,但是这些基因具体如何调控苦痘病的发病机理,还有待进一步研究。
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