平邑甜茶种子的超重力响应机制研究

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平邑甜茶是蔷薇科苹果亚科苹果属植物,其根系发达,抗病性好,是苹果的良好的砧木之一。本研究以平邑甜茶种子为研究对象,在5000r/min、10000r/min和15000r/min三种转速条件下对甜茶种子处理1h、3h、5h,对其幼苗的发芽率、叶绿素含量以及生理生化指标的变化进行测定,基于高效液相谱和实时荧光定量对内源激素的变化和内参基因进行分析,基于转录组测序,分析不同处理中基因的差异表达。结果如下:1在不同试验处理中,超重力处理强度对种子发芽率、发芽势及发芽指数有直接影响。低等强度(5000r/min)超重力处理下种子发芽率,发芽势无明显变化。在中等强度(10000r/min)超重力处理,种子发芽率,发芽势升高,并在3h达到最大值。在高等强度(15000r/min)超重力处理下种子发芽率,发芽势明显降低。2超重力处理对平邑甜茶幼苗的生长有抑制作用。随着超重力强度增加,幼苗株高(降幅为0.08~0.36%)和根长(降幅为0.06~0.19%)降幅明显3平邑甜茶种子经超重力处理后,其叶绿素含量均显著高于对照,且叶绿素含量与重力强度呈正相关。其中叶绿素a/b的含量在超重力5000r/min处理3h时达到峰值。4超重力处理直接影响平邑甜茶幼苗中重要酶活性。经不同超重力条件处理后,幼苗中过氧化物酶(POD)活性均明显提高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低。幼苗中的POD活性在10000r/min处理1h时高达35.899g/·g-1Fw·min-1,且10000r/min处理5h时SOD活性最低。幼苗中CAT活性与处理强度和处理时间均相关,10000r/min处理3h时CAT活性明显升高,15000r/min处理5h时活性最低。5叶片钙含量总体低于根系钙含量,且叶片钙含量变化与根系钙含量变化趋于一致。叶片钙含量在重力强度5000r/min处理5h时达最大值。根系钙含量在重力强度5000r/min处理5h根系钙含量达到最大。6超重力处理会影响平邑甜茶种子中的内源激素含量,所测的7种内源激素含量具有良好的线性相关性,适当增大超重力有利于平邑甜茶的生长,而超重力处理使IAA/ABA的比值发生变化,在15000r/min超重力处理3h后达到最大值,从而促进植株生长进程。7在超重力处理后表达最稳定的内参基因是3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)和多聚泛素酶基因(UBQ),其次是肌动蛋白基因(ACT-7);微管蛋白基因(α-TUB)、转录延伸因子基因(EF-2)和腺嘌呤磷酸核糖转化酶基因(APRT-5)的基因稳定性较差,不适合作为平邑甜茶的内参基因。8对不同处理时间和不同超重力处理条件下的平邑甜茶种子进行转录组分析,结果显示经超重力处理后,种子的遗传信息发生显著变化,碱基含量分布及富集情况均有差异。在超重力处理强度相同条件下,不同处理时间的种子之间基因表达发生显著变化。其中上调表达基因数为78个,但是下调表达的基因数量为428个。而在处理时间相同,超重力强度不同的条件下,样本间共存在97个上调表达基因和68个下调表达基因。差异基因广泛分布于植物的细胞组分、生物学过程和分子代谢过程中。
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