砧木类型对甜樱桃花芽多胺代谢相关基因表达和休眠的影响

作     者：屈玥婷 刘勋菊 王继源 陈秋菊 纠松涛 张才喜 QU Yueting;LIU Xunju;WANG Jiyuan;CHEN Qiuju;JIU Songtao;ZHANG Caixi

作者机构：上海交通大学农业与生物学院上海200240 

出 版 物：《西北植物学报》 (Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica)

年 卷 期：2021年第41卷第1期

页      面：9-19页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：农业部“948项目”(2013-Z23) 

主　　题：甜樱桃 砧木类型 多胺代谢 花芽 休眠 

摘      要：为验证砧木类型对甜樱桃多胺代谢和花芽休眠的影响,该研究以嫁接于不同砧木——矮化砧木‘吉塞拉6号’[Gisela 6,(G6)]和乔化砧木‘马扎德’(Mazzard)的甜樱桃品种‘罗亚理’为试材,通过田间观察确定嫁接于两种砧木的‘罗亚理’休眠期和花期,利用生物信息学、基因克隆、实时荧光定量、亚细胞定位和双分子荧光互补等手段,对甜樱桃花芽内多胺代谢中关键基因[多胺氧化酶基因(PavPAOs)和精氨酸脱羧酶基因(PavADC)]进行克隆和功能分析,对可能与PavADC存在互作关系的蛋白进行预测和验证,并利用高效液相色谱法对花芽内游离多胺的含量进行测定。结果表明:(1)‘Mazzard-罗亚理’的休眠期(75 d)长于‘G6-罗亚理’(69 d),且初花期晚于‘G6-罗亚理’。(2)‘G6-罗亚理’花芽内游离多胺含量高于‘Mazzard-罗亚理’,其中Put含量高1.2%~163.4%,Spd含量高8.8%~261.1%,Spm仅在1月和3月的‘G6-罗亚理’花芽中检测到。(3)成功克隆获得甜樱桃多胺代谢关键基因PavPAO2、PavPAO4、PavPAO5和PavADC,其长度分别为1485、1611、1704和2307 bp;系统进化分析表明,甜樱桃PavPAOs和PavADC均与桃、扁桃和苹果等物种的亲缘关系较近;亚细胞定位显示,PavPAO2和PavPAO4定位在细胞膜,而PavPAO5和PavADC则定位在细胞核。(4)qRT-PCR分析显示,休眠期间‘G6-罗亚理’花芽中PavPAO5的表达量低于‘Mazzard-罗亚理’,而PavADC的表达量高于‘Mazzard-罗亚理’;在整个休眠期,PavPAO2和PavPAO4的表达量整体水平远远低于PavPAO5,推测PavPAO5可能是在休眠期起主导作用的家族成员。(5)BiFC验证结果表明,在多胺代谢过程中PavADC与PavSAMDC存在互作关系,推测两者相互作用参与调控花芽内多胺水平。研究认为,甜樱桃砧木类型能够通过影响多胺代谢进程而影响休眠以及开花的进程,关键基因PavPAOs和PavADC的高表达能够影响花芽内多胺水平,PavADC能够使多胺含量升高从而促进休眠解除以及提早开花;多胺代谢过程中关键基因的表达和多胺含量变化能够影响休眠和花期,多胺含量的升高能够促进休眠解除以及提早开花。