蜡梅切花保鲜剂的优化及CpSAG39基因的克隆和功能初步分析

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蜡梅是我国传统花卉,花香清幽宜人,花色高洁素雅,品种繁多。近年来蜡梅切花越来越受到消费者的喜爱,蜡梅切花产业迅速发展,特别是重庆、四川、河南等地已形成一定规模的蜡梅切花生产基地。蜡梅作为切花产品,其切花的瓶插寿命是评价切花品质的一个重要指标,直接影响市场的效益和竞争力,因此研究如何延缓蜡梅切花的衰老具有十分重要的意义。目前关于蜡梅切花保鲜的研究已经有了初步进展,但是相关的研究并不深入,还没有研发出相对完善的保鲜体系,因此本实验在前人的基础上进行增补,探究几种保鲜剂对蜡梅切花衰老的影响。1-MCP作为近年来新发现的一种乙烯抑制剂,在切花保鲜上的应用效果显著,但是1-MCP对使用条件要求较为严格,因此本实验也探索了如何在蜡梅上优化1-MCP的使用方式。植物的衰老也受到基因的调控,目前关于蜡梅衰老的分子机制也不甚清晰。在前期蜡梅转录组基因库的基础上,克隆到一个半胱氨酸蛋白酶基因CpSAG39,在此基础上对基因的功能进行了分析。本实验的主要结果如下:(1)通过评价乙烯、水杨酸(SA)、玉米素(ZT)、脱落酸(ABA)、钨酸钠(STD)、γ-氨基丁酸(GABA)几种植物保鲜剂对蜡梅切花的保鲜效果。实验结果表明乙烯和ABA对蜡梅切花衰老有促进作用,SA、ZT、钨酸钠、GABA对蜡梅切花有不同程度的延缓衰老作用,而以ZT的效果最好,可以显著延长瓶插寿命4天左右。(2)乙烯可以显著促进蜡梅切花的衰老,增大花朵开放程度,而1-MCP作为乙烯抑制剂,起到了延缓蜡梅切花衰老的效果,能够延迟细胞膜透性和MDA含量的增加,使抗氧化酶SOD、POD、CAT的酶活性保持在较高水平,且1-MCP的最适浓度为1.0μL/L,能够延长切花寿命5天左右。(3)1-MCP遇水能够快速释放,在实际使用中如果没有做好密封处理1-MCP会快速散失到空气中从而失去保鲜作用。为了减缓1-MCP的释放,将吸水性化合物氯化钙与1-MCP以1-MCP/氯化钙=15%/85%的比例混合使用,能够使1-MCP缓慢释放,效果与1-MCP加水密封处理的差别不大,说明此种处理方式对蜡梅切花保鲜具有良好的效果。(4)根据蜡梅切花转录组数据库,克隆到蜡梅CpSAG39基因,开放阅读框为1047bp。Prot Param在线预测CpSAG39蛋白的分子式为C1695H2636N470O525S20,蛋白质分子量为38.64 k D,理论等电点为7.45。氨基酸组成中甘氨酸(Gly)所占的比例最大,为8.6%(30/348);其次是丝氨酸(Ser),为8.3%(29/348),蛋白质稳定系数为38.51,属于稳定蛋白。CpSAG39蛋白跨膜区只包含一个跨膜区,PSORT软件预测该蛋白为细胞质蛋白。(5)基因的表达模式在一定程度上可以反应基因的功能。利用q RT-PCR检测CpSAG39在蜡梅中的表达模式。结果表明,CpSAG39在根中的表达量最高,在叶和雄蕊中有少量表达,而在其他部位几乎不表达。除此之外,CpSAG39在花蕾期表达最高,在其它时期的表达量基本接近于无。(6)为了探究乙烯与1-MCP处理对CpSAG39基因表达量的影响,q RT-PCR结果表明乙烯处理能够诱导CpSAG39表达量增加,而1-MCP处理可以抑制CpSAG39的表达。(7)为了初步探索CpSAG39基因的功能,将CpSAG39超表达拟南芥,与野生型拟南芥相比,过表达株系花期提前,衰老延迟。
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