论文部分内容阅读
油棕(Elaeis guineensis Jacq.)的产品棕榈油是中国食用油的主要来源之一,但我国棕榈油主要依赖于进口,需选育出适应我国环境的新品种。授粉受精作用与果实产量和种子的形成紧密相关,各类物质尤其是激素参与植物授粉过程、刺激花的生长、调控果实的生长和发育等一系列生命活动。油棕为异花型作物,研究其授粉后雌蕊的发育规律,可为油棕结实率的提高和育种工作的开展提供理论基础。本研究以主栽品种--薄壳种(Tenera)油棕为实验材料,取授粉后不同时间点的雌蕊,测定包括渗透调节物质、内源激素、抗氧化物质含量及活力在内的生理生化指标来探讨授粉对这些物质变化的影响。通过转录组测序技术从分子水平揭示授粉如何对各类物质产生影响。研究结果如下:(1)授粉后,油棕雌蕊的丙二醛(MDA)含量变化趋势呈单峰,授粉后4h与未授粉时相比增长率为12h,与除72h外的时间点的差异均达到了极显著水平;过氧化氢酶(CAT)活力在授粉后4h达最高点;过氧化物酶(POD)活力1h内迅速下降直至授粉后12h,显著低于未授粉时的活力,授粉后72h极显著高于未授粉时活力;超氧化物歧化酶(SOD)活力呈现双峰变化,峰值分别在授粉后1h和8h。总酚(TP)含量在授粉后2h和12h为两个高峰,48h后低于未授粉时含量;可溶性糖(SS)含量和可溶性蛋白(SP)含量呈现相反变化趋势,前者先升后降,后者先降后升;脯氨酸(Pro)含量波动上升。吲哚-3-乙酸(IAA)与玉米素核苷(ZR)含量呈相似双峰变化;脱落酸(ABA)含量则与之相反。在油棕雌蕊受粉受精进程中,较高能源物质含量、抗氧化物质含量、(IAA+ZR)/ABA比值有利于授粉受精过程的进行。在生产过程中,可通过喷施外源激素等方式来促进、提高授粉成功率。(2)对授粉后不同时间点的雌蕊进行转录组测序分析,发现与未授粉时相比授粉后2h、4h、12h、24h、48h的共同差异基因有1419个,共同的上调表达基因有385个,共有的下调基因有1033个。授粉后差异表达的基因与为物质代谢过程、激素水平调节、氧化还原过程和蛋白质的合成等相关,可推断授粉对雌蕊最主要的影响是能源物质、激素和细胞呼吸作用方面。(3)授粉后与IAA信号通路和代谢途径相关的差异基因多属于ARF、SAUR和AUX/IAA家族。授粉过程中ARF家族、AUX/IAA家族和TIR1家族部分基因的表达在IAA含量较高时均比较活跃,推测这些基因很可能参与了IAA的负调控过程。另外AUX/IAA家族的Eg FPT1(LOC105048317)、Eg FPT2(LOC105047748)和SAUR家族的Eg FPT3(LOC105059115)基因在授粉过程中的表达量远高于其他IAA相关基因,推测可能与授粉过程密切相关。在植物体内,细胞分裂素的信号传递系统是复杂的双组分信号系统,本研究中属于B-ARR家族的差异基因最多,表达量较高且变化活跃的大多属于A-ARR和BARR家族。CKX家族部分基因表达量变化规律相反,该家族的不同基因可能在细胞分裂素的降解过程中的作用方式存在差异。本实验中注释到PYR/PYL/RCAR和PP2C家族的ABA的信号转导途径差异基因较多。(4)油棕中鉴定到55个AUX/IAA家族基因,其上游含有许多植物激素响应元件,说明油棕中IAA含量受各类激素调控。AUX/IAA家族的B类群基因在油棕授粉过程中高表达的基因多于A类群。几种激素各自在授粉受精过程中的作用,以及各种激素相互之间的作用机理和分子机制仍需要进一步研究探索,本文中所筛选出来的几个基因在授粉受精过程中的功能还需进一步研究论证。