论文部分内容阅读
百合是世界范围内重要的观赏植物,也是世界范围内重要的鲜切花种类之一。2014年中国仅百合切花产量就超20亿枝,即使扣除其中多茬球的使用外,我国每年从荷兰等国进口百合种球超过4亿粒,占百合种球总需求的80%以上,使得我国百合产业对外依存度很高。本研究立足于北京周边地区的自然环境资源和实际生产条件,开展了以实现本土化的百合种球规模化生产的关键技术研发与实践应用,包括：规模化籽球脱毒快繁、鳞片扦插繁殖、商品球种植、栽培管理以及种球贮藏等百合规模化生产的关键技术。此外,鉴于种球冷藏期间休眠解除的重要性,重点探讨了种球休眠解除可能的生理和分子机制。获得以下主要结果：籽球繁殖和商品球生产技术方面：1)建立了通过茎尖离体培养、隔离种植获得百合脱毒种球后,从百合种球鳞片扦插、籽球扩繁到商品球生产的北京地区规模化百合脱毒种球繁育生产技术规程。2)优化了脱毒球鳞片扦插扩繁条件。选择蛭石作为扦插基质扦插效果好,基质与鳞片的体积比为3：1时鳞片球鲜重和直径均最优,脱毒鳞片扦插的环境温度应控制在20℃-25℃ 16 w+17℃ 2w+5℃ 9w的变温条件下,脱毒鳞片球形成的数量多,质量优,外层鳞片形成的鳞片球显著多于内层鳞片。3)明确了冷库控温精度对鳞茎冷藏效果影响较大,冷藏温度为-1.5±0.2℃的条件下,采用阶梯式温度调控法,可有效避免鳞茎芽冷害。发现随着种球规格的增大,鳞茎芽的活动明显放缓,冷害发生率降低。对冷库的高精度控制可以有效延长不同规格的百合种球贮藏期,而在冷库精度低于士1℃的冷库中,贮藏的时间越长冷害和青霉病发生的可能性越大。种球休眠解除机制解析方面：1)通过转录组测序,进一步明确淀粉和蔗糖代谢途径在差异表达基因中显著富集。以休眠解除前的’Siberia’品种百合种球作为对照组,选取4℃储藏8w的已解除休眠的种球作为试验组,使用Illumina HiSeq 2000系统对cDNA文库进行双末端测序。分别获得50648075和51254807个reads。将这些序列组装获得79,354个unigene,平均长度为968bp。共得到5,834条差异明显的基因,其中2,619条基因表达明显上调,3,215条基因表达明显下调。生化途径(KEGG)富集分析发现百合鳞茎休眠解除与激素信号转导,能量代谢相关。2)在百合休眠解除转录组中筛选到两个在休眠解除过程中表达上调的淀粉酶基因,其表达模式与碳水化合物含量和淀粉酶的活性变化相吻合。基于生理指标和基因表达的转录组分析,发现淀粉酶基因可能参与了百合种球的休眠解除。通过RACE获得了α-淀粉酶(LiAMY)和β-淀粉酶(LiBAM)基因。qRT-PCR分析表明,与对照相比,LiAMY和LiBAM基因在贮藏于4℃百合鳞茎中,在前6w的转录逐渐积累,并在第8w大幅增加,达到10.6倍的表达高峰；之后淀粉酶基因的表达略有下降,但在12w仍保持7.8倍的表达量。这一表达特性与碳水化合物含量和淀粉酶的活性相一致,表明该基因转录水平的增加至少部分程度上促进了水解淀粉和可溶性糖的积累,可能参与了百合种球的休眠解除。