黑穗醋栗(Ribes nigurm L.)二次萌芽的活性氧代谢特征及信号转导研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jane_89
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本试验于2018-2020年在东北农业大学黑穗醋栗种质资源圃和寒地小浆果开发利用国家地方联合工程研究中心进行。黑穗醋栗主栽品种在实际生产中存在秋季萌发或二次萌芽的不良现象,此现象严重损害树体营养,破坏树势平衡,造成树体营养流失,严重影响产业的可持续发展,亟待解决。本课题组已经从呼吸代谢、细胞超微结构和酚类物质代谢等方面对二次萌芽现象进行了探究。本试验以易二次萌芽品种‘亚德’和不易二次萌芽品种‘黑丰’为试料,清水处理作为对照,通过外源30 mg/L GA3和50 mg/L ABA对二次萌芽进行人为调控,研究了在二次萌芽过程中黑穗醋栗芽内活性氧(ROS)代谢特征、内源激素(GA3、ABA、IAA、ZT)和Ca2+亚细胞定位的变化规律,阐明了活性氧代谢与黑穗醋栗二次萌芽的关系,以及H2O2和Ca2+作为二次萌芽的信号分子作用。为全面揭示黑穗醋栗二次萌芽的内在原因提供科学依据,也为黑穗醋栗二次萌芽人工调控提供理论依据,这不仅能保证黑穗醋栗的优质安全生产,提高产量,增加效益,更能丰富果树芽二次萌芽的理论。主要的研究结果如下:(1)‘亚德’品种在自然条件下极易发生二次萌芽,而‘黑丰’属于不易二次萌芽品种。‘亚德’和‘黑丰’经过30 mg/L GA3处理后均会发生二次萌芽,‘亚德’品种的萌发速率快于‘黑丰’。ABA处理则抑制两个品种二次萌芽,对‘黑丰’品种的抑制效果更加明显。(2)活性氧(ROS)在黑穗醋栗二次萌芽过程中可能作为一种信号物质参与调节二次萌芽。不论易二次萌芽品种‘亚德’还是不易二次萌芽‘黑丰’,外源30 mg/L GA3处理后,二次萌芽芽内活性氧(ROS)呈上升的趋势,易二次萌芽品种的上升幅度高于不易二次萌芽品种,对萌发起促进作用。外源50 mg/L ABA处理后均抑制了‘亚德’和‘黑丰’品种二次萌芽芽内活性氧(ROS)含量,‘黑丰’品种二次萌芽芽内活性氧(ROS)含量出现下降,抑制黑穗醋栗二次萌芽,ABA处理对‘黑丰’品种二次萌芽的抑制效果更加明显。(3)抗氧化酶和抗氧化物质的变化在二次萌芽中起着关键的作用。外源GA3和ABA通过影响芽内抗氧化酶活性和抗氧化物质的含量进而调控黑穗醋栗二次的萌芽。外源GA3处理促进了两个品种萌芽内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化酶(APX)活性的上升,外源ABA处理则抑制了关键酶SOD、CAT、POD和APX的活性;外源GA3处理促进了萌芽内谷胱甘肽(GSH)含量升高,而ABA处理则抑制了萌芽芽内GSH含量。因此GA3处理通过促进抗氧化酶活性和抗氧化物质含量的升高进而促进二次萌芽,而ABA处理抑制了抗氧化酶活性和物质的升高,抑制二次萌芽的进行。谷胱甘肽还原酶(GR)活性在ABA处理后升高幅度更明显,高于GA3处理,这可能与二次萌芽芽内高含量的氧化性谷胱甘肽(GSSG)含量有关,也可能GR在黑穗醋栗二次萌芽中对萌发的抑制作用强于GA3处理的促进作用。(4)GA3处理对两个品种二次萌芽芽内抗坏血酸(As A)含量影响不明显,但是ABA处理后不易二次萌芽品种芽内As A含量的下降幅度明显高于易二次萌芽品种芽内As A含量,说明As A含量越高,黑穗醋栗越容易二次萌芽。(5)自然条件下,两个品种芽内GA3含量均显著增加,易二次萌芽品种‘亚德’芽中ABA、ZT和IAA含量呈升高趋势,不易二次萌芽品种‘黑丰’芽内ABA和IAA含量出现下降,但ZT含量升高。因此可以认为内源GA3是促进二次萌芽的关键因子之一。通过外源激素调控,GA3处理明显促进了两个品种芽内GA3、IAA和ZT含量升高,ABA含量出现明显下降。而外源ABA处理明显促进了两个品种芽内ABA含量升高,明显降低了GA3、IAA和ZT的含量。说明GA3、IAA和ZT在黑穗醋栗二次萌芽过程中起促进作用,而ABA则抑制二次萌芽。(6)Ca2+作为植物细胞的第二信使系统,在黑穗醋栗的生长发育和萌发休眠中传递关键的信号物质。外源GA3促进细胞细胞核和细胞质种Ca2+向液泡和细胞间隙中转移,黑穗醋栗表现为二次萌芽状态;外源ABA促进液泡和细胞间隙内的Ca2+向细胞核和细胞质内转移,黑穗醋栗表现为休眠或不易二次萌芽状态。
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