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杜梨(Pyrus betulaefolia Bunge)适应性强,与梨树嫁接亲和力高,是我国北方梨产区梨树的主要砧木。目前杜梨主要以种子繁殖为主,由于后代变异多,极易造成苗木良莠不齐。成龄杜梨树无性繁殖的生根能力较弱,已成为制约优良杜梨砧木株系推广的重要因素。通过复幼的方式来提高杜梨生根能力,对于建立快速、高效的杜梨快速繁殖体系具有重要的意义。本研究以多次继代的复幼杜梨组培丛生芽为材料,筛选了丛生芽适宜的继代培养基和生根培养基,研究了复幼丛生芽生根过程中不定根发育组织形态、生理指标和相关基因表达情况。在此基础上对比了不同继代次数间丛生芽繁殖效率、叶片形态变化和内源激素含量变化等指标;并利用转录组数据对杜梨复幼前后基因表达情况进行比较,聚焦了杜梨复幼的分子基础,主要研究结果如下:1.通过对比分析杜梨丛生芽的生长指标,添加质量浓度为1.0 mg·L-1的6-BA更适合作为杜梨的继代培养基。外源生长素均能促进丛生芽不定根的发生,在相同种类的生长素处理下,浓度分别为0.5和1.0 mg·L-1处理的更适合不定根的诱导。以NAA诱导产生的愈伤组织较大且松软易脱落,不利于其后期的移栽成活;以IBA处理的生根率显著高于NAA和IAA处理的,其中以质量浓度为0.5 mg·L-1的IBA处理的各项生根指标均最优。2.对杜梨生根过程组织形态的观察结果表明,经IBA处理4 d后,根原基发生于韧皮部和维管束形成层交界处,诱导8 d后出现愈伤组织,诱导12 d后不定根突破表皮向外生长。在杜梨丛生芽生根过程中,SOD和PPO活性在诱导的0~4 d迅速上升,在诱导的4~12 d内下降,而在诱导的12~16 d内呈现缓慢上升的变化趋势;IAAO活性呈现先下降后上升的趋势,各时期活性均显著低于对照组;POD活性呈上升→下降→上升→下降的趋势,在诱导4 d和12 d分别出现两个峰值。不定根相关基因ARRO-1的相对表达量在生根诱导4 d和16 d显著高于对照组。而生长素早期响应基因ARF9、ARF17和ARF19的相对表达量在生根诱导8~16 d高于对照组。3.通过连续继代培养可以显著提高杜梨丛生芽的生根能力,杜梨丛生芽生根率由0提升到66.70%,繁殖系数由第1代的2.13提升到第10代的4.20。叶片在继代第3次时出现裂刻且随后裂刻程度逐代加深;在继代过程中,丛生芽叶面积和叶脉数显著降低,叶周长和叶形指数呈现先下降后上升的变化趋势。丛生芽叶片内源IAA含量在继代第6次时达到46.39 ng·g-1,显著高于初代丛生芽;随着继代次数的增加,叶片内源ZR含量呈先增加后减少的趋势,内源GA3含量没有发生显著性变化,而内源ABA含量逐渐降低;叶片IAA/ABA和IAA/ZR的值随着继代次数的增加而增加。丛生芽叶片ABA含量和IAA/ZR与其生根率分别呈现显著负相关和显著正相关,叶片裂刻数和IAA/ABA与生根率均呈现极显著正相关。4.以不同继代次数杜梨丛生芽叶片及实生苗叶片为材料,通过转录组测序数据分析杜梨复幼前后相关基因表达情况。相对于初代丛生芽叶片,实生苗叶片的上调基因和下调基因数目均高于复幼丛生芽叶片。进一步对共有的1865个差异基因进行分析,GO功能分类富集发现,这些差异基因主要集中在代谢过程和催化活性等生物过程。KEGG富集分析表明,这些共同的差异基因主要参与苯丙酸生物代谢产物、植物激素信号传导和内质网蛋白质加工和植物病原相互作用等生物学途径。这些差异基因主要包括IAA合成基因ALDH2B7;IAA信号传导基因AUX/IAA、SAUR、GH3;ABA代谢相关基因,PYL和PP2C。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对转录组6个差异表达基因在整个继代复幼过程中进行表达分析,证明RNA-Seq结果的准确性。结合复幼前后内源激素含量差异,推测复幼可调节激素相关基因的表达从而改变植物内源激素的含量与分布,进一步使植物获得如良好的生根能力等幼化性状。