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荔枝广泛分布于热带和亚热带地区,在我国华南地区普遍种植。大部分荔枝品种都存在“大小年”结果现象,这严重影响了我国荔枝产业的发展。研究表明,荔枝的花芽分化和成花相关基因的表达密切相关。然而,荔枝花芽分化与LAEFY(LFY)同源基因表达之间的关系,以及由于花序的发育而导致其下的雏形叶停止发育的机制,目前尚未见报道。本试验以‘糯米糍’、‘妃子笑’、‘三月红’等荔枝品种为实验材料,在分离LFY同源基因的基础上,研究了‘糯米糍’荔枝花芽分化过程中的LFY同源基因表达特征;并研究了在‘糯米糍’荔枝的花芽分化中,H2O2、NO和LFY同源基因表达之间的关系,以期揭示荔枝的开花机理,为提高荔枝的成花率、克服荔枝“大小年”结果现象提供理论依据。主要结果如下:
1.采用RT-PCR与RACE-PCR相结合的方法,首次从‘糯米糍’荔枝花芽中分离得到了‘糯米糍’荔枝LFY同源基因cDNA的全长序列。基因全长1397 bp,其中编码区1170个bp,推测编码390个氨基酸。
2.花序的发育会导致花序下的雏形叶停止发育最终脱落。对不同发育命运的雏形叶的DNA琼脂糖凝胶电泳检测发现,将脱落雏形叶有典型的“梯状”条带,这是植物细胞发生程序性死亡(PCD)的特征之一。脱落中雏形叶细胞超微结构观察表明,在雏形叶停止发育过程中,染色质凝集并沿核膜聚集,同时还发现类似凋亡小体的结构(膜包裹着细胞器碎片),这也是细胞PCD的特征,因此,本文认为PCD参与了雏形叶停止发育的过程。
3.采用半定量PCR和Northern杂交方法研究了LFY同源基因表达和荔枝花芽分化进程之间的关系。在‘糯米糍’荔枝花芽分化开始至花器官形成前,均能检测到LFY同源基因的表达,这是一个由少到多又到少的数量变化过程,并在“白点”前后持续强烈表达。在分别用硝普钠(sodium nitroprusside,SNP,NO的供应剂)、百草枯(methyl viologen dichloride hydrate,MV,能诱导产生H2O2)处理后的‘糯米糍’荔枝花芽中,LEY同源基因表达量均显著增强。在用SNP、PTIO(2-pheny1-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxy13-oxide,NO的清除剂)、MV、DMTU(N,N’-Dimethylthiohamstoff,H2O2的捕获剂)四种药剂两两混合处理的‘糯米糍’荔枝花芽中,NO、H2O2间接增加的LFY,同源基因的表达量均被PTIO、DMTU的作用所抵消。这说明荔枝LFY同源基因的表达受到NO、H2O2的共同影响。