根区土壤加温及LED补光调控萱草花期生理及分子机制的研究

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萱草是世界三大宿根花卉之一,其种质资源丰富,花色多样,花型丰富,抗性强。此外,随着对萱草母亲文化的不断普及,通过花期调控萱草开花,达到周年供花的目的。因此,萱草极具开发潜力,通过花期调控技术对萱草进行花期调控,可为母亲节以及大型节庆活动供花,大大提高萱草的观赏价值和经济价值。本研究以萱草‘大眼睛’、‘自由行’、‘金娃娃’为实验材料,研究不同根区土壤温度(15℃、20℃)、不同LED光质补光(B1R1、B1R2、B1R3,补光6小时)处理对萱草生长形态指标、花期、光合特性及叶绿素荧光特性的影响,同时通过转录组分析,研究不同根区土壤温度下萱草成花的主要代谢通路和差异表达基因,探讨萱草对不同温度处理的响应及生理分子适应机制,以期为萱草花期调控提供技术支持和理论依据。主要结果如下:1.以萱草‘自由行’、‘大眼睛’为材料,研究萱草在不同根区土壤温度影响下生长形态指标、开花进程。研究结果显示,随着根区温度的升高,植物的株高、叶长、叶宽、叶片数、花葶高度和花蕾数量均显著增加,花径无显著变化。T20、T15处理对萱草开花都具有显著调控作用。与CK1(露地自然生长不加温)相比,T20处理下萱草‘自由行’始花期提前23天,花期延长14天;萱草‘大眼睛’始花期提前27天,花期延长29天;T15处理下萱草‘自由行’始花期提前12天,花期延长9天;萱草‘大眼睛’始花期提前12天,花期延长21天。与CK2(露地根际不加温地上部覆盖白色薄膜)相比,T20处理下萱草‘自由行’始花期提前30天,花期延长23天;萱草‘大眼睛’始花期提前21天,花期延长19天;T15处理下萱草‘自由行’始花期提前19天,花期延长18天;萱草‘大眼睛’始花期提前6天,花期延长12天。即以T20处理催花效果最佳。2.研究萱草‘自由行’、‘大眼睛’光合特性、日光合特性变化和叶绿素荧光特性。研究结果表明,相比于对照CK,T20处理下萱草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)均具有显著差异,T15处理也具有显著差异;在T20、T15处理下,萱草‘自由行’在9:00-11:00达到峰值,萱草‘大眼睛’在11:00-13:00达到峰值,两个品种的蒸腾速率均呈现双峰趋势;萱草‘自由行’在T20处理下的气孔导度在9:00-11:00达到峰值,T15处理下呈现双峰趋势,萱草‘大眼睛’在各处理间的气孔导度均呈单峰趋势,最大值在11:00-13:00;T20、T15处理下的萱草‘自由行’胞间CO2浓度呈单峰趋势,最大值在11:00-13:00,萱草‘大眼睛’呈现先降低后增加再降低的趋势,双峰值在7:00-9:00和11:00-13:00;T20、T15处理下萱草‘自由行’、‘大眼睛’的ΦPSⅡ、Fv’/Fm’、q P与对照相比均无显著变化。3.根温15℃和20℃处理后,对萱草‘自由行’、‘大眼睛’不同处理叶片进行转录组测序(RNA-Seq)分析,研究结果显示大量基因在Z15 vs ZCK(7570)、Z20 vs ZCK(6672)、D15 vs DCK(10317)和D20 vs DCK(10022)中出现差异表达;根温在15℃处理下出现的差异表达基因多于20℃;对筛选的差异表达基因进行GO和KEGG pathway的富集分析发现,植物-病原相互作用、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、类胡萝卜素生物合成、玉米素生物合成代谢通路均明显富集,促进萱草花芽分化和花发育。4.以萱草‘金娃娃’为材料,研究萱草在不同LED光质补光下对萱草生长形态指标、开花进程、光合作用和叶绿素荧光特性的影响。研究结果显示植物的株高、叶长、叶宽、叶片数、花葶高度、花径随着不同红蓝光光质比例升高均呈增加趋势,随着时间的不断变化,萱草的株高、叶长、叶宽、叶片数均呈先增加后降低的趋势,B1R3处理相比其他处理差异性显著;与对照CK相比,B1R3、B1R2和B1R1处理抽葶日期均提前4天,B1R3处理使初花期提前8天,花期延长11天;以B1R3处理进行催花效果最好;随着不同红蓝光比例的升高,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)的值均呈增加趋势,相比于对照CK,B1R3、B1R2处理下的萱草‘金娃娃’的Pn、Gs、Ci差异性显著,Tr无显著差异;B1R3处理下萱草‘金娃娃’的ΦPSⅡ、q P与对照相比具有显著差异,B1R2、B1R1处理与对照相比无显著差异;各处理间的Fv’/Fm’均无显著差异。
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