高浓度CPPU诱导赤霉素调控薄皮甜瓜果实葫芦素B的合成

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薄皮甜瓜(Cucumis melo var.makuwa Makino)果实甘甜,香气浓郁,是一种重要的园艺作物。然而甜瓜成熟果实中经常出现苦味,极大影响了甜瓜的商品价值。甜瓜中的苦味物质主要是葫芦素B,属于一种四环三萜类化合物且在瓜蒂部位最容易积累。CPPU(N-(2-chloro-4-pyridyl)-N’-phenylurea)是一种生产中被广泛应用的植物生长调节剂,一般正常喷花浓度为5 mg·L-1左右,但经常由于设施内高温、干旱及多次喷施等因素导致喷花后浓度变高,当外源喷施的CPPU浓度高时,甜瓜果实容易变苦。一般来说CPPU能通过影响内源激素水平调节植物生长发育和各种生理生化过程,但外源喷施高浓度CPPU后,是否影响了相关激素途径进而影响果实苦味尚不明确。因此,明确高浓度CPPU是否通过介导内源激素途径来调控甜瓜果实苦味物质合成,为改善甜瓜品质提供理论基础。本试验以薄皮甜瓜‘HDB’和‘YMR’为试材,并于结实花开花当天分别喷施5、20、25 mg·L-1CPPU于子房,以人工授粉为对照,每隔5 d进行取样,采用HPLC法测定果实葫芦素B含量并采用q RT-PCR技术测定葫芦素合成相关基因表达量。此外分析人工授粉及5、20 mg·L-1CPPU处理后3 d果实内源赤霉素(GA)及细胞分裂素含量并测定GA信号传导中的DELLA基因及细胞分裂素信号传导途径中的ARRs基因的相对表达量。另外,在薄皮甜瓜‘YMR’开花当天喷施20 mg·L-1CPPU,待甜瓜坐果1.5 d后,继续分别喷施赤霉素(50、100 mg·L-1GA3)及其抑制剂(100、200 mg·L-1PAC),以清水为对照,处理后每天取样,测定不同处理后葫芦素B含量并分析葫芦素合成相关基因的表达模式。主要结果如下:1.葫芦素B在甜瓜花后5 d积累最多。高浓度CPPU处理后,葫芦素B显著积累并且葫芦素合成关键基因Cm Bi、Cm ACT表达显著上调。说明高浓度CPPU可以显著促进葫芦素B的合成。2.CPPU处理后3 d果实内源细胞分裂素含量显著减少,并且细胞分裂素主要活性物质t Z、c Z、IP在CPPU处理后均显著减少甚至检测不到。但Type-A和Type-B ARRs却出现不同程度表达。说明CPPU处理后抑制内源细胞分裂素积累,但可以激活细胞分裂素的信号传导通路。3.高浓度CPPU处理后甜瓜果实内源GA3含量显著增。GA合成基因Cm GA3ox、Cm GA20ox显著上调,并且DELLA基因显著下调。说明高浓度CPPU处理后促进了内源GA的合成,并可以促进GA信号传导。4.在喷施高浓度CPPU后再分别施用外源赤霉素及其抑制剂,发现GA3处理1.5 d后葫芦素B显著积累,葫芦素B合成相关基因显著上调表达。而赤霉素抑制剂PAC处理后1.5 d,葫芦素B含量显著下降,葫芦素B合成相关基因表达被抑制。综上,高浓度CPPU可以显著提高甜瓜果实葫芦素B含量;不同浓度CPPU处理减少了甜瓜果实内源细胞分裂素含量但可以激活细胞分裂素的信号传导;同时高浓度CPPU处理后可以促进果实内源GA3的合成及其信号传导,此外GA3处理后葫芦素B显著积累,而PAC处理后1.5 d葫芦素B含量显著下降,推测GA可能参与了高浓度CPPU诱导的葫芦素B合成。
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