葡萄花序和落花落果调查及VvAGLs家族分析

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在植物中,开花是植物成功繁殖和保持物种连续性的关键过程。以水果生产为主的植物尤其需要生殖结构的完美发展。脱落是一种自然过程,可以促进不再需要,感染或受损器官的脱落。如果在花发育期间发生胁迫,则脱落会在花的水平出现进而导致产量降低。花脱落是一种高度调节的发育过程,同时受外源(变化的环境条件,与微生物的相互作用)和内源(生理变化)刺激的影响和激活。在气候变化期间,植物群落将更容易受到环境胁迫的影响,导致花和果实脱落增加,从而导致果实产量下降。转录因子是近几十年来发现的一类在基因转录时起调节作用的蛋白质,有关研究相继从高等植物中分离出一系列调控发育及逆境反应等相关基因表达的转录因子。其中,MADS-box转录因子是一类十分重要的转录因子,该家族在花果发育过程中发挥了重要的生物学功能。在MADS家族中又有一个细分类别VvAGL(AGAMOUS-like)在植物的落花落果过程中十分重要,且葡萄中关于VvAGLs研究较少。为进一步探索VvAGLs家族的结构与功能,本研究利用生物信息学技术对葡萄VvAGLs家族进行了分析。本文通过对不同葡萄品种资源进行花序与落花落果分析以及通过生物信息学的方法分析葡萄中的VvAGLs基因,以期对葡萄花的发育与脱落有更为清晰的认识。1.葡萄品种资源众多,不同品种结实系数、花序着生节位以及花序的结构等都存在差异,花芽分化的高低与修剪有关。一方面,葡萄产量与品质和花序数量、特点、结构等密切相关;另一方面落花落果在葡萄生产中时常发生也会对葡萄产量产生影响。为了对葡萄花序和落花落果现象有更好的认识,更好地利用葡萄种质资源进行葡萄育种亲本选择,同时为栽培管理措施的实施提供一定理论参考,对205份葡萄种质资源的花序特点进行了调查分析,并选取7个野生品种,29个鲜食品种,对其进行的落花落果率开展调查分析。结果表明:葡萄花序类型有花序紧凑型、花序松散型、无卷须型、卷须紧靠花序型、卷须非紧靠花序型等,欧美杂种花序着生初节位分布在3和4,其结实系数为1或2。欧亚种初节位分布在4和5,其结实系数主要为1。抽生花序节位的芽比非抽生花序节位的芽大。花序增长速度在开花前7d时最大。不同种质间的落花落果率差别较大,其中野生种的落花落果率较高,平均落花率为74.17%,平均落果率为70.84%;其次是欧美种,平均落花率为53.81%,平均落果率为51.03%;欧亚种的平均落花率为61.6%,平均落果率为44.06%。2.为了研究葡萄花脱落抑制相关MADS-box基因VvAGLs,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄31个VvAGLs成员,对VvAGLs基因的组织表达、染色体定位、进化与功能、氨基酸特性以及基因结构进行分析,并运用已有的葡萄芯片数据对不同组织表达情况进行分析。结果表明,葡萄全基因组上31个VvAGLs基因均匀分布在19条染色体中的14条,其中Chr18上数量最多,为7个;蛋白理化特征分析显示,多数VvAGLs蛋白呈碱性,结构稳定性较差;根据系统进化可将其分为6个分支;另外不同组织中的基因表达结果表明VvAGLs存在组织特异性在不同组织以及发育时期中的表达情况不同,并显著表现在花相关组织及其发育过程中。这些信息为葡萄VvAGLs的功能分析奠定了一定的工作基础。
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