【摘 要】
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单性结实(Parthenocarpy)是指不经过受精就能发育成果实的现象,且所得到的果实通常无籽,是一项重要的农艺性状。梨树作为我国重要温带果树,在全国各地广泛栽培。但大部分梨树具有自交不亲和性,在生产中需要配置授粉树或者采用人工授粉的方式来保证其产量;其次,梨树开花较早,易遭受春季寒潮影响,导致授粉不良。前人研究表明,外源植物激素或者植物生长调节剂处理能够有效诱导梨单性结实。但是单一施用植物激素
【基金项目】
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国家现代农业产业(梨)技术体系建设专项资金;
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单性结实(Parthenocarpy)是指不经过受精就能发育成果实的现象,且所得到的果实通常无籽,是一项重要的农艺性状。梨树作为我国重要温带果树,在全国各地广泛栽培。但大部分梨树具有自交不亲和性,在生产中需要配置授粉树或者采用人工授粉的方式来保证其产量;其次,梨树开花较早,易遭受春季寒潮影响,导致授粉不良。前人研究表明,外源植物激素或者植物生长调节剂处理能够有效诱导梨单性结实。但是单一施用植物激素如赤霉素会导致果形变长,萼片宿存,在一定程度上影响商品性,因此需改良原有诱导剂配方或开发新型诱导剂。此外,目前对于单性结实的研究仍多集中于幼果膨大后的生理变化及分子机理,对于坐果早期的分子机理及调控模式研究甚少。因此,本研究以浙江地区广泛栽培的‘翠冠’梨为试验材料,进行了大田诱导剂的筛选研究,初步构建了基于幼果转录组数据的早期坐果调控网络,挖掘了参与调控早期坐果的核心基因及转录因子。研究结果如下:1)多胺及硫酸铜处理能够诱导‘翠冠’单性结实,且乙烯抑制剂与赤霉素处理组合能够缓解果形拉长问题。赤霉素与多种乙烯抑制剂的处理组合均能够在一定程度上减小果形指数,缓解果形拉长;且GA4+7与亚精胺处理组合能够在保持较高坐果率的前提下,增加单性结实梨果的可溶性糖含量、可溶性固形物含量;多胺类物质(腐胺、亚精胺)及硫酸铜处理均能够诱导‘翠冠’产生单性结实,且腐胺及硫酸铜处理后得到的单性结实梨果实萼片自然脱落。2)通过转录组分析,初步构建GA4+7诱导的‘翠冠’梨单性结实坐果早期调控网络。转录组测序共获得219.8Gb原始数据,使用‘翠冠’梨作为参考基因组且平均比对率高达87.76%。共有32512个基因发生表达,筛选后得到了26108个差异表达基因。WGCNA分析共得到了26个不同表达趋势的模块,将其分为GA上调类模块及清水对照上调类模块。通过KEGG通路富集分析得到:GA上调类模块基因主要富集在遗传信息传递、RNA转运、蛋白酶体过程、三羧酸循环(TCA-cycle)、氨基酸生物合成、糖酸代谢等过程。清水对照上调类模块中差异表达基因则主要富集在泛素化降解过程、转录过程、质膜转运、多种酶的生物合成过程等。初步构建了基于GO富集通路的‘翠冠’梨单性结实早期坐果调控网络及筛选了坐果早期上调模块中的核心基因。3)分析鉴定可能参与调控GA4+7诱导的‘翠冠’梨单性结实坐果早期的核心转录因子。共鉴定得到了2005个差异表达转录因子,其中成员数目最多的转录因子家族依次为AP2/ERF、MYB、bHLH、NAC和C2H2。清水处理第14天时占绝对优势的转录因子家族数量最多。我们共鉴定得到了包括植物激素合成与信号转导、细胞周期及细胞膨大、细胞壁水解及重构、光合作用及糖类合成转运在内的10条坐果相关调控通路的关键基因,并通过MEME在线工具富集并预测了这些通路中关键基因启动子上的转录因子结合位点,结合WGCNA手段分析得到了如HB-BELL、MADS-box等可能参与调控单性结实坐果早期的关键转录因子。
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