生長素及獨腳金內酯介導H2O2調控番茄側枝生長發(fā)育的機制研究.pdf

1、植物頂端優(yōu)勢和側枝生長在植物形態(tài)建成中具有十分重要的地位，它在一定程度上影響了植株高度、開展度、生物量以及結實量，因此植物分枝習性成為各類作物的一項重要農藝性狀。但側枝過多，會導致主莖長勢減弱，此外空間密閉還為病害的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。迄今為止，研究者從生理生化、功能基因組學和比較基因組學等方面對植物分枝發(fā)育的調控進行了廣泛的研究。但研究對象多集中在擬南芥、水稻、玉米以及豌豆上，對于園藝作物側枝發(fā)育的研究還有相對較少，也不夠深入。番茄是

2、一種分枝能力較強的園藝作物，在生產和消費上具有重要的地位。在生產管理上，作為植株調整的一個重要措施，整枝打杈是提高番茄優(yōu)質高產必不可少的栽培技術，但整枝打權過程耗時耗力。因此，探明側枝發(fā)生機制不僅有利于利用育種學的方法篩選培育易栽培管理且高產優(yōu)質的優(yōu)良品種，也能豐富植物分枝發(fā)育機制的理論研究。本文以番茄為實驗材料，研究了植物體內重要的信號物質H2O2對番茄側枝生長發(fā)育調控的影響，利用病毒誘導的基因沉默技術從基因表達水平、H2O2信號水平

3、以及激素水平分析探討了生長素及獨腳金內酯參與H2O2調控番茄側枝生長發(fā)育的作用機制。主要研究結果如下:
　　1.利用VIGS技術研究了H2O2在調控番茄側枝發(fā)育中的作用。將番茄NADPH氧化酶編碼基因(RBOH1，WFI1)沉默后，植株體內H2O2含量顯著降低，同時側芽的生長受到了明顯的促進，降低植物頂端優(yōu)勢。而5 mM H2O2噴施葉片后，頂端優(yōu)勢增強，側芽生長受到抑制。該結果表明H2O2在植物側枝生長發(fā)育調控過程中具有重要作用

4、。
　　2.探討了IAA是否介導了H2O2對植物側枝生長發(fā)育的調控及其機制。沉默RBOHs后，其植株（pTRV-RBOH1、pTRV-WFI1以及pTRV-RBOH1/WFI1）生長素合成、運輸、響應關鍵基因的表達以及生長素含量顯著降低，但提高了細胞分裂素合成基因IPT2的表達，并且該效應會被外源H2O2抑制。打頂和沉默生長素合成關鍵基因FZY也促進側芽的生長，基因表達分析發(fā)現控制生長素極性運輸關鍵基因PIN1的表達受到抑制，而細

5、胞分裂素合成基因IPT2表達反而上調。然而，pTRV-FZY沉默植株促進側芽生長的效應并不能被外源H2O2抑制，但可以被生長素類似物NAA完全抑制。這些結果表明依賴于RBOHs產生的質膜H2O2通過促進生長素的合成和極性運輸，影響了細胞分裂素的合成，從而抑制側芽的生長。
　　3.研究了獨腳金內酯(Strigolactones，SLs)在H2O2和IAA途徑調控植物側芽生長發(fā)育中的作用。研究表明沉默RBOH1以及FZY基因促進植株側

6、芽生長，同時植株根部獨腳金內酯合成基因表達下調以及獨腳金內酯含量減少;外源處理獨腳金內酯人工合成類似物1μM GR24以及缺磷處理均能顯著抑制沉默植株中側芽的生長。打頂植株連續(xù)處理GR24，側芽生長同樣受到抑制，基因表達分析表明SLs對側芽的抑制與IAA極性運輸和信號傳遞無關，而是與莖中細胞分裂素合成基因IPT2以及芽內負調控因子BRC1的表達變化有關;進一步沉默獨腳金內酯合成基因CCD7、CCD8、MAX1以及信號關鍵基因MAX2，同