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枇杷(Eriobotrya japonica Lindl)是蔷薇科苹果亚科枇杷属植物,原产于中国。枇杷果实种子多并且种子相对较大,约占果实总重量的20%-30%,平均单果含有3-5粒种子,既影响食用的方便性,又不利于加工处置。因此无籽枇杷培育是枇杷育种的重要目标之一。赤霉素是一种重要的植物激素,不仅参与植物生长发育的调节,还可以提高枇杷果实座果率。本研究以大五星二倍体及其三倍体A322株系为研究对象,测定了枇杷果实早期发育过程10种植物激素的含量变化,采用同源基因克隆法克隆了枇杷赤霉素合成途径中6个关键酶基因:GA20ox1,GA20ox2、GA3ox,GA2ox,CYP714A和CYP714C,并分析了这些关键酶基因在二倍体及三倍体枇杷A322株系果实早期发育中的表达特点。旨在从激素水平和分子水平探讨赤霉素处理提高枇杷果实座果率的分子机理,为无籽枇杷生产提供科学依据,主要试验结果如下:1.枇杷果实发育期10种植物激素的测定(1)以大五星和A322三倍体枇杷花和幼果为研究材料,建立了一套可同时分离和测定玉米素(ZT)、赤霉素(GA3)、激动素(KT)、水杨酸(SA)、6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)、苯甲酸(BA)、吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、吲哚丁酸(IBA)和茉莉酸(JA)10种植物激素方法。在以甲醇:乙腈:磷酸缓冲液(pH=3.0)体积比为20:20:60为流动相,流速为1 mL/min,柱温35℃,波长为210 nm和254 nm的条件下,测定枇杷幼果中10种激素,其线性相关系数在0.9915以上,加标回收率在58.6%-85.2%之间;检测限在0.004-4.92 ng之间,精密度在0.026%-3.05%之间。此外,采用番茄和甘蓝叶片对方法进行了验证。(2)枇杷果实发育过程中赤霉素(GA3)和水杨酸(SA)的含量较其他植物激素高;此外,在二倍体和三倍体中ABA均有两个明显的峰值,与落果时间一致。2.枇杷赤霉素代谢途径关键酶基因的克隆(1)GA20ox1基因cDNA序列全长1083bp,与苹果GA20ox1(XM008344743)相似性为99%;GA20ox2基因c DNA片段长1122bp,与苹果GA20ox2(LOC103439689)相似性为98%;GA3ox基因cDNA片段长931bp,与梨GA3ox(LC013247.1)相似性为98%,与苹果GA3ox1(LOC103429342)相似性为98%;GA2ox基因cDNA全长904bp,与梨GA2ox1(LOC103957332)相似性为98%;CYP714A基因cDNA片段长797bp,与苹果CYP714A1(LOC103438620)相似性为99%;CYP714C基因cDNA全长692bp,与苹果CYP714C2(LOC103417797)相似性为97%,与梨CYP714C2(LOC103946398)相似性为96%。(2)以同源基因克隆法得到的cDNA序列与本实验室枇杷转录组测序拼装的核酸数据库进行本地blast分析,得到了3个目的基因cDNA全长序列和3个目的基因c DNA片段。3个全长序列的cDNA目的基因分别为:GA20ox1、GA2ox和CYP714C;3个序列片段的cDNA目的基因分别为:GA20ox2、GA3ox和CYP714A。3.枇杷赤霉素代谢途径关键酶基因表达特性分析根据激素测定结果选取大五星和A322株系开花当天(0d)和100 mg/L GA3、清水(含0.1%吐温-80)和无处理后1d、3d、5d、15d、25d和30d各时期的材料,qRT-PCR分析表明,赤霉素代谢途径关键酶基因表达变化较大的为GA20ox1和GA3ox基因,其他基因表达变化不大。二倍体大五星GA20ox1基因表达GA3处理后30d表达量最高,处理后5d表达量最低。三倍体A322 GA20ox1基因表达开花当天表达量最高,此后1d至30d变化平稳,30d增加不显著。GA3ox基因在二倍体大五星中比在三倍体A322中表达变化较大。在大五星中,赤霉素处理后1d,达到最大值,此后表达量下降;在A322中,处理后3d达到最大值,处理后5d至30d保持稳定表达,GA3ox基因表达量下降。