萝卜抽薹生理特性与相关基因的差异表达研究

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萝卜(Raphanus sativus L.)是我国栽培历史悠久的大众化蔬菜之一,在蔬菜生产与供应中起着重要的作用,但是生产中常见的先期抽薹会给生产造成严重损失。抽薹是植株春化向生殖生长转变后的重要发育阶段,与春化作用、花芽分化和开花具有密切的联系。所以无论从形态,还是生理生化代谢都发生了深刻的变化,而且在花芽分化和抽薹开花等发育过程中,会因一些重要相关功能基因的表达,最终引起多种代谢酶类的活性、成分以及体内小分子物质含量的变化。 本文首先对萝卜花芽分化的形态进行观察研究,以准确把握研究抽薹发育的切入点。结果发现,萝卜茎端生长锥的分化可分为营养生长、生长锥伸展和花原基分化三个时期;又根据单花器官分化的各时期典型特征,详细地划分为十个级别,包括萼片原基、雄蕊原基、雌蕊原基和花瓣原基的分化。与前人结论有所不同的是,本研究更突出了单花器官分化过程的连贯性。本文后续研究中抽薹材料的选择标准正是利用这一结果,稍作变动得到的。另外研究还发现低温处理萌动种子能够加快花芽分化进程,在一定范围内,处理时间与花芽分化的速度有关。 通过对春萝卜抽薹前后叶片多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶活性和可溶性糖含量的变化研究表明,PPO和ASP在抽薹发育过程中,酶活性互相交替,再次证实了呼吸代谢的复杂性。PPO活性呈现持续升高趋势,特别是以现蕾临界期和抽薹期为转折点的活性上升剧烈;ASP活性变化则与之相反,呈现“下坡型”曲线,现蕾临界期活性开始明显下降,待抽薹开花后则达到最低值;可溶性糖含量现蕾临界期或前期含量达到最低值,现蕾期升高,随后呈平缓上升趋势,待抽薹开花时达到峰值。 采用基因差异显示技术研究了萝卜花芽分化和抽薹过程中基因的差异表达,考虑到不同研究材料在利用该技术的特异表现,首先对反应体系及扩增程序的退火温度进行优化,筛选得到一套较适于萝卜DDRT-PCR分析的参数因子组合;然后分别以“短叶13”花芽分化和“扬花萝卜”、“BYC”抽薹3个阶段的茎尖、叶片为材料,选用3个锚定引物和26个随机引物共作了390个反应,克隆测序得到不同类型差异条带41个。通过登录GENEBANK分别对核苷酸(Blast_n)和氨基酸(Blast_x)的同源性比较发现,其中一些差异片段与拟南芥叶绿体基因组DNA、拟南芥未知蛋白、拟南芥At3g23000基因、芜青叶绿体petA基因、拟南芥羧酯水解酶、Heritiera littoralis 18S核糖体RNA基因、Lactuca sativa NADH脱氢酶亚组2、拟南芥CIPK7、甘蓝型油菜线粒体DNA、人类3号染色体克隆等的同源性高达88%以上,另外一些差异片段同源
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