乙烯等生长调节剂调控苎麻生长发育及纤维品质的研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whansiyu
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苎麻是我国一种重要的纺织纤维作物,其纤维细度是评判原麻品质好坏的一个重要指标,纤维越细,纤维支数越高,成纱后强度越均匀,成品质量越好。苎麻纤维发育过程受乙烯调控,从转录水平上挖掘和利用乙烯调控苎麻纤维细度的相关基因对于揭示乙烯调控苎麻纤维细度的分子机制具有重要意义,对苎麻纤维品质遗传改良和优质栽培具有重要理论和实践意义。本研究以纤维细度不同的苎麻种质为材料,采用不同植物生长调节剂及叶面肥对其进行处理,探索生长调节剂和叶面肥对纤维品质的影响。并进一步探索乙烯和乙烯抑制剂AgNO3对苎麻纤维品质影响的形态变化、生理生化变化和转录组水平的变化,主要研究结果如下:1、5种植物生长调节剂,赤霉素(GA)、乙烯(ETH)与氮磷肥复配对苎麻性状产量和品质的影响多胺、BR和SA对苎麻的生长发育有轻微的促进作用,SA、ETH和多胺处理后均使苎麻纤维支数增加,纤维含胶量轻微降低。GA优化性状增产的同时减小纤维支数。使用200ppm GA+2%KNO3的组合增产效果极佳,和对照组相比产量增加85%,和单用200ppm GA的处理组相比产量增加22%。ETH增大苎麻纤维支数同时降低产量和相关性状。使用ETH和中高浓度的氮磷肥复配后喷施,能够在增大纤维支数的同时保证产量的增加和农艺性状的优化,其中,100ppm ETH+0.4%KH2PO4组合效果最佳。研究明确了外源乙烯确实会使苎麻纤维细度增大,且适当与磷肥复配能改善喷施ETH后品质提高但产量下降的问题,最终敲定后续试验中乙烯利处理浓度为200mg/L。2、ETH和AgNO3对苎麻性状产量、干物质积累、纤维品质、韧皮部细胞结构和化学成分的影响三麻多次喷施处理后,ETH处理组株高、茎粗和产量均低于CK,AgNO3处理组产量高于CK。从旺长前期到成熟期,总干物质积累呈现S型增涨趋,ETH处理下苎麻旺长期干物质积累速率加快,随着药剂喷施次数的增多,苎麻干物质积累及分配情况于黑杆期开始表现出,ETH处理组干物质积累量减小,叶干物质量占比增大,麻骨占比减小,收获期原麻和麻壳占比增大,AgNO3表现出相反效果。二麻时期两个品种的苎麻均表现出ETH处理后上部纤维细度高于CK,成熟期尤为明显。三麻成熟期时,各部位细度均高于CK,AgNO3处理组均低于CK。AgNO3大部分处理组强力均明显高于CK,ETH大部分处理组强力小于CK。二麻和三麻喷施ETH后,各化学成分变化在黑杆初期后规律明显,脂蜡质、半纤维素、木质素和果胶含量略微降低,纤维素含量提高。AgNO3处理组脂蜡质、水溶物含量均显著降低,果胶、半纤维素、木质素含量提高。ETH处理下,韧皮部纤维层厚度增大,木质部纤维层厚度减小。3、ETH和AgNO3处理下苎麻茎皮转录组研究本研究对二麻时期ETH和AgNO3处理后第0天和第5天,两个种质苎麻上、中、下部茎皮进行转录组测序,共获得61326个Unigene,N50长度1666bp,组装质量较好。ETH对苎麻纤维细度和品质的调控涉及到大量功能基因,且各基因在两个种质中表达模式不尽相同。一方面,ETH对于在CK中表达较高的一些与细胞壁延展细胞扩张相关的expansin、extensin|、XTH基因起到抑制作用,使部分PME基因表达下调,果胶含量提高的同时控制p H降低expansin活性,使纤维细胞直径变小,体现在品质上为细度变大。另一方面,ETH抑制了高细度种质Ces A基因表达,使细胞壁主要成分纤维素含量降低,减小次生细胞壁厚度;抑制低细度种质上中部XTH基因表达,降低半纤维素含量;抑制多个木质素合成通路上的重要基因表达,降低木质素含量,使纤维强力减小。AgNO3对苎麻的影响整体上来看和ETH作用相反,且对低细度种质调控更为明显,AgNO3促进了expansin、extensin基因表达,促进了纤维素和木质素合成相关基因的表达,使纤维细胞变大,细胞壁加厚,木质素含量增多,最终在品质上表现为纤维细胞面积变大,纤维细度变小,强力变大。
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