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钙是果树必需元素,果实缺钙会引发生理病害,导致果实品质丧失。学界对韧皮部途径参与钙进入果实的观点还存在争议。明确钙进入果实的途径,探明果实钙摄取的影响因子是揭示果实钙摄取调控机理的关键,对于解决由缺钙引起的相关生理病害具有重要指导价值。本研究以柑橘、毛叶枣、枇杷、苹果、梨、荔枝、龙眼、葡萄等不同树种/品种为实验材料,在探明果实钙摄取的规律基础上,多角度揭示果实钙吸收途径,跨树种比较果实钙摄取能力差异,分析果实钙摄取的共性关系和调控因子,探明钙输入果实的途径;并以荔枝为重点研究对象,探索钙转运体基因在果实钙摄取中的作用,以期揭示调控果实钙摄取的分子机理。研究结果如下:(1)探讨了8个树种11个品种果树生长和钙积累动态规律,采用了果实钙摄取速率(单果日钙摄取量mg·g-1)、果实摄钙活性(单位干重组织日钙摄取量?g·g-1·d-1)等指标衡量果实摄取钙的能力。研究表明,树种间果实摄钙能力存在显著差异,同一品种的差异低于种间差异,显示果实钙摄取能力主要由遗传背景决定,从钙摄取速率看,果个较大的仁果类钙摄取能力最高,而小型的葡萄浆果最低;从果实摄取钙活性角度看,具假种皮果实最高,葡萄浆果最低;不同果树品种果实钙积累阶段性有所不同,‘砂糖橘’和‘阳光玫瑰’为早期钙积累型果实;其余果实在果实快速生长期间钙摄取速率最高。但所有类型的果实钙摄取活性均在幼果期最高,并随果实生长呈下降趋势;跨树种果实的生长速率与钙摄取速率具有显著正相关性,显示果实生长需求是决定钙摄取能力的主要因素。(2)果柄钙浓度高于果实钙浓度,果柄-果实钙浓度梯度在树种间具有普遍性,且多随果实发育而加大;树种间成熟果果柄与果实钙浓度具有显著正相关,因此,果实钙摄取越多,果柄滞留钙也越多。果柄钙运输的“瓶颈效应”具有普遍性;在果柄的钙主要分布于韧皮部,在木质部中分布显著低于韧皮部,在韧皮部中具有大量富钙颗粒;果柄中的水溶钙、结构钙和草酸钙三种形态钙的含量和占比因树种和发育阶段而异,呈波动变化,说明钙的存在形式可以进行相互转换;果柄滞留的钙多以结构钙或草酸钙形式存在,在具假种皮果实中,草酸钙占比最大;品种内果柄草酸钙含量与果实钙含量多无显著相关性,但树种间两种具有显著正相关性;果柄草酸钙形成并非钙向果实运输的“瓶颈”。(3)结果枝环剥阻断了韧皮部运输途径,抑制果实生长的同时也显著削弱了果实钙摄取能力;结果枝引入La3+,减少了细胞钙的吸收,抑制了果实的发育,说明钙进入共质体是果实摄取钙重要步骤;果柄引入Sr2+后,其分布与钙在果柄的分布一致,均主要分布在韧皮部,也说明Ca和Sr都可以在韧皮部中运输。这些结果证明韧皮部是钙输入果实的重要途径。同时,这些实验结果进一步证实果实生长与果实钙摄取的密切关联。(4)果实蒸腾速率和木质部液流入速率,在幼果期较强,随生长发育逐渐降低,与染料示踪显示的导管功能状态结果总体一致,两指标与果实钙摄取活性呈显著正相关;果实蒸腾有利于远距离钙向果实“定向”输送。但树种间体现个性差异,‘藤木1号’苹果发育早期就丧失了导管通畅性,果实钙摄取可能主要依赖韧皮部;而具假种皮果实在成熟时导管保持良好的功能状态,但韧皮部途径仍然是果实钙摄取的重要通路;‘早钟6号’枇杷幼果期和成熟期导管功能均弱。此外,导管的大小和密度并非果实钙摄取的限制因子。(5)生长素促进果实生长的同时也有利于果实钙摄取,在假种皮果实中,果实IAA含量与钙摄取速率正相关,外源生长素促进龙眼生长和钙积累;在各树种中,果实IAA的来源-种子,其大小与果实钙积累量呈显著正相关性。显示,果实内源机制调控其钙的摄取。(6)钙转运蛋白(Ca2+channel,Ca2+-ATPase和Ca2+/H+exchanger)主动参与植物钙运输机制。根据已报道的三类钙转运体蛋白的序列,在荔枝基因组数据库中筛选到1个TPC1基因(Lc TPC1)、1个ACA基因(Lc ACA-2)和2个CAX基因(Lc CAX1a-1和Lc CAX1a-2)。Lc TPC1和Lc ACA-2在果柄和果皮中的表达随生长发育逐渐升高,与果柄和果皮钙浓度积累模式一致。利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)使‘糯米糍’荔枝各组织钙通道蛋白基因(Lc TPC1)和(Lc CAX1a-2)表达明显减弱,并使果柄钙浓度和果实钙含量显著下降。其中,沉默Lc TPC1基因使果实生长和钙摄取速率均显著下降,而沉默Lc CAX1a-2对果实生长和钙摄取速率影响不显著。TRV-Lc CAX1a-1处理虽未能显著降低目标基因的表达,但却显著降低果实钙摄取和生长速率。这些结果说明钙通道和液泡Ca2+/H+交换转运蛋白直接参与了果实钙的吸收和积累,并且调控钙的分配。