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红花玉兰嫩枝扦插生根的转录组和内源激素变化分析

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西北农业学报 2024年

作者：周美琪向旭初桑子阳陈发菊梁宏伟三峡区域植物遗传与种质创新重点实验室(三峡大学)/三峡大学生物技术研究中心五峰土家族自治县林业科学研究所

为探究红花玉兰嫩枝扦插不定根发生的分子机制,利用1 000 mg/L的萘乙酸(NAA)处理当年生嫩枝进行扦插,分别对新采回枝条及插穗生根过程中不同阶段进行取样,开展RNA-Seq与内源激素水平分析。结果表明,(1)通过RNA-Seq总共组装了186 303个Un... 详细信息

为探究红花玉兰嫩枝扦插不定根发生的分子机制,利用1 000 mg/L的萘乙酸(NAA)处理当年生嫩枝进行扦插,分别对新采回枝条及插穗生根过程中不同阶段进行取样,开展RNA-Seq与内源激素水平分析。结果表明,(1)通过RNA-Seq总共组装了186 303个Unigene,其中88 161条Unigene得到注释,总注释率达到了47.32%。通过差异表达基因分析可知,相较于新采回插穗的阶段S0,在经NAA处理6h后的S1、根原基突破表皮的S2和不定根伸长的S3阶段上调表达基因分别有5 796、3 205和4 262个,下调表达基因分别有3 795、5 248和6 305个;KEGG富集分析显示这些基因大多聚集于苯丙素生物合成、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等通路中,其差异表达可能与红花玉兰的扦插生根密切相关。(2)内源激素水平分析表明:与新采回插穗S0相比,S1阶段插穗中IAA、ABA、GA3和CTKs(IP和Zeatin)浓度均显著上升;在S2阶段IAA和ABA浓度显著降低,但IAA/ABA比值显著升高,GA3和IP浓度升至最高且与其他阶段相比差异显著,而Zeatin变化不明显;至不定根伸长的S3阶段IAA和ABA浓度显著回升,而GA3和CTKs浓度则显著下降。综合分析表明,生长素、脱落酸和细胞分裂素等内源激素的动态变化及其比值促进了根原基形成和不定根的伸长生长,植物激素信号转导相关基因的差异表达与内源激素水平的升降相一致,最终诱导红花玉兰嫩枝插条生根。

关键词：红花玉兰扦插生根转录组测序内源激素差异表达基因

留叶数对蓝莓扦插生根及叶绿素荧光参数的影响

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中国南方果树 2023年第6期52卷 166-170页

作者：赖瑞云林建忠张雪芹林丽霞钟赞华谢志南福建省亚热带植物研究所/福建省亚热带植物生理生化重点公共实验室福建厦门361006

为探明蓝莓半木质化插穗扦插繁殖时适宜的留叶数,在智能温室内,以9月采集的“维尔”蓝莓当年生枝条为试验材料,研究不同留叶数(分别留1~6片叶)半木质化插穗在珍珠岩+泥炭土(1∶1,体积比)基质中扦插100 d后的成活率、生根性状、新梢生长... 详细信息

为探明蓝莓半木质化插穗扦插繁殖时适宜的留叶数,在智能温室内,以9月采集的“维尔”蓝莓当年生枝条为试验材料,研究不同留叶数(分别留1~6片叶)半木质化插穗在珍珠岩+泥炭土(1∶1,体积比)基质中扦插100 d后的成活率、生根性状、新梢生长性状、保留叶片叶绿素含量及光合能力(叶绿素荧光参数)的差异。结果表明,插穗留3片叶处理的成活率、保留叶片叶绿素含量、新梢数、新梢量、新梢长、新梢粗等性状都处于最高水平,扦插效果优于其他留叶数处理。在相同测定时间点,与其他处理相比,插穗留3片叶处理的保留叶片荧光参数YIELD、ETR、qP都处于最高水平,qN则相反。从叶片光响应曲线来看,留3片叶处理的保留叶片ETR稳定高于其他处理,光饱和度达到1 500μmol·m^(-2)·s^(-1)。插穗留3片叶时,叶片电子传递能力相对较高,光合能力较强,可更好地为插穗提供营养,促进插穗成活和生长。

关键词：蓝莓留叶数扦插生根叶绿素荧光光响应曲线

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红花玉兰扦插生根机制及其分子基础研究

红花玉兰扦插生根机制及其分子基础研究

作者：向旭初三峡大学

学位级别：硕士

红花玉兰因其花色艳丽,花型优美而具有极高的观赏和经济价值,是珍稀园林绿化树种。然而存在繁育困难。扦插、嫁接、压条和分根是当前进行林木无性繁殖最主要的方式,其中扦插因其应用效果好、操作简单、繁殖系数高、管理方便而成为最常... 详细信息

红花玉兰因其花色艳丽,花型优美而具有极高的观赏和经济价值,是珍稀园林绿化树种。然而存在繁育困难。扦插、嫁接、压条和分根是当前进行林木无性繁殖最主要的方式,其中扦插因其应用效果好、操作简单、繁殖系数高、管理方便而成为最常用的一种操作手段。然而扦插生根率过低又是限制红花玉兰扦插繁殖最大的难题。若要解决这个难题就需要对红花玉兰扦插生根的机制进行深入的了解,从而针对性的采取应对措施。植物的扦插生根是个复杂多变的生物学过程,想要了解其生根机理需要从多个方面对其研究。本研究从生理生化、转录组分析和内源激素水平三个方面对红花玉兰嫩枝扦插生根的调控机理进行研究。主要结果如下:1.使用3种植物生长调节剂NAA、IBA和IAA,每种三个浓度梯度500mg/L、1000mg/L和1500mg/L,加上清水对照总共10组处理,70天后统计生根率,选取最好处理取样进行后续试验。其中NAA处理生根率高于其他两种植物生长调节剂,平均生根率为32.1%。NAA处理最适浓度为1000 mg/L,生根率可达到49.3%。2.生理生化分析结果表明:新鲜无处理插穗(起始阶段S1a)与植物生长调节剂处理6h(1000mg/L NAA)的插穗(起始阶段S1b)中的可溶性糖与可溶性蛋白含量无显著差异,14天左右基部出现白色凸起的插穗(根原基形成阶段S2)与35天左右开始生长不定根的插穗(不定根伸长阶段S3)中可溶性糖与可溶性蛋白含量较S1阶段插穗显著降低,总体上在扦插生根过程中呈现明显减少态势。插穗中的超氧化物歧化酶(SOD)活性在S1b阶段最强,在S2与S3阶段持续减弱。插穗中过氧化物酶(POD)活性在S1a至S1b阶段大幅度增强,S1至S2阶段持续增强,至S3阶段略有减弱。以上结果说明可溶性糖与可溶性蛋白的消耗有助于红花玉兰插穗根原基的形成与不定根的伸长与生长。相对较高的SOD酶活力有助于扦插起始阶段插穗的存活,POD酶活力增强对不定根的生长发育起促进作用。3.转录组测序分析:所有红花玉兰插穗样品所获得的clean raw reads均达到了4000万条以上;总共组装了186303个Unigene,平均长度为846nt,在NR、Nt、GG、Swiss-Prot、KEGG、COG和Pfam等七个数据库中共有88161条Unigene得到注释,总注释率达到了47.32%。通过差异表达基因分析结果可知,相较于S1a阶段插穗,S1b阶段中有5796个差异上调表达基因,3795个差异下调表达基因;S2阶段中有3205个差异上调表达基因,5248个差异下调表达基因;S3阶段中有4262个差异上调表达基因,6305个差异下调表达基因,它们的差异表达基因大多聚集于激素代谢物、激素信号转导及蔗糖和蛋白质代谢物等和植物扦插生根有关系的通路中。综合了KEGG与GO的基因通路分析结果,筛选出3个与可能与插穗扦插生根过程有关系的差异表达基因Cluster-53.109833(生长素早期响应基因蛋白IAA)、Cluster-53.31619(脱落酸信号转导途径上游受体蛋白PYL)和Cluster-53.95403(赤霉素信号转导途径中负调控蛋白DELLA)。4.内源激素含量分析:S1a阶段插穗与S1b阶段相比,经植物生长调节剂NAA处理的插穗体内IAA、ABA、GA以及Zeatin浓度均显著上升;IAA浓度在S2阶段大幅度下降,至S3显著回升;ABA浓度变化曲线接近IAA;GA浓度在S2较S1b阶段大幅提高,至S3显著下降;Zeatin浓度S2与S1b阶段无显著变化,至S3阶段显著下降至S1a阶段水平。IAA与ABA比值S1阶段无显著性差异,在S2阶段大幅度提高,至S3阶段小幅度降低。以上结果表明植物生长调节剂NAA能显著改变红花玉兰新鲜插穗体内各激素水平,使插穗生根能力增强。IAA/ABA值高有利于根原基形成。参照转录组数据中基因的差异表达推断:在红花玉兰扦插过程中,早期响应基因蛋白IAA表达量显著提升,通过正调控IAA信号通路,提高插穗中IAA浓度,从而促进插穗根的生长;PYL蛋白表达显著降低,通过正调控ABA信号转导,导致插穗中ABA浓度降低,减弱ABA对生根的抑制作用,从而促进不定根的生长。DELLA蛋白表达显著降低,通过负调控GA信号转导,提高插穗中GA浓度,从而促进插穗根不定的生长。以上研究结果为进一步解决红花玉兰扦插繁殖难题奠定了理论基础,也能为红花玉兰树种资源保护和规模化繁育提供参考依据。

关键词：红花玉兰扦插生根生理生化差异表达基因

生长调节剂对‘香妃’含笑扦插生根及相关酶活性的影响

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中南林业科技大学学报 2020年第5期40卷 67-76页

作者：郑巧巧兰思仁刘雪蝶冯玉超彭东辉福建农林大学林学院福建福州350002 福建农林大学福建省观赏植物种质资源创新与应用工程技术研究中心福建福州350002

【目的】解决新品种‘香妃’含笑生根困难、育苗时间长的扦插繁殖问题,为该种系统扦插繁殖技术的建立、后期快繁技术的不断创新和生产实践应用提供理论依据。【方法】以‘香妃’含笑为试验材料,研究了K-IBA和GGR62种生长调节剂(200、500... 详细信息

【目的】解决新品种‘香妃’含笑生根困难、育苗时间长的扦插繁殖问题,为该种系统扦插繁殖技术的建立、后期快繁技术的不断创新和生产实践应用提供理论依据。【方法】以‘香妃’含笑为试验材料,研究了K-IBA和GGR62种生长调节剂(200、500、800 mg·L^-1)对扦插生根的影响以及生根过程中过氧化物酶(POD)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)和多酚氧化酶(PPO)3种酶活性的动态变化。【结果】根据形态学观察初步判定,‘香妃’含笑插穗生根既有皮部生根型,又有愈伤组织生根型,且皮部生根与愈伤组织生根是相互抑制的,同时适宜质量浓度的生长调节剂在某种程度上可改变其生根方式。2种生长调节剂各水平在6个指标中基本均以200 mg·L^-1浸泡2 h效果最佳,且K-IBA 200 mg·L^-1平均根长、生根率和最长根长均显著高于清水处理(CK);经相关分析和主成分分析得出,7个处理综合评价值前4名排序为K-IBA 200 mg·L^-1>CK>K-IBA 500 mg·L^-1>GGR6200 mg·L^-1,K-IBA在一定质量浓度的施用下有利于插穗生根和改善根系质量。在扦插生根过程中3种酶活性变化规律各不相同,POD活性变化曲线为双峰型,K-IBA可使POD活性双峰特性明显且提前发生,也可降低POD和IAAO活性,促进皮部皮孔开裂与愈伤组织诱导,从而提高生根率,促进根系发育;PPO活性的高低与扦插生根进程有关,且受K-IBA生长调节剂的影响,同时愈伤组织生根需要依靠PPO产生更多的辅助生根因子。【结论】在本试验条件下,‘香妃’含笑选用K-IBA 200 mg·L^-1处理,生根率达75.83%,比清水处理提高了14.99%,且K-IBA的施用可以显著改变酶活性,使其共同向促进生根的方向发生着相对应的变化。鉴于本试验K-IBA生长调节剂质量浓度所设梯度较大,200 mg·L^-1是否为提高扦插生根的最佳处理还需做进一步的研究。

关键词： ‘香妃’含笑生长调节剂扦插生根过氧化物酶吲哚乙酸氧化酶多酚氧化酶

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外源激素对金桂扦插生根的影响

山东农业大学学报（自然科学版） 2021年第3期52卷 427-429页

作者：曹洪侠宿州职业技术学院农艺系安徽宿州234101

桂花作为我国传统名花,四季常青,且在金秋时节芳香远溢,被广泛应用于园林、风景区及庭院的绿化中。本研究对金桂的扦插繁殖方法进行了探讨,采用了萘乙酸(NAA)、生根粉(ABT)与吲哚乙酸(IBA)在不同浓度下(0.2 g/L、0.6 g/L、1.0 g/L)的外... 详细信息

桂花作为我国传统名花,四季常青,且在金秋时节芳香远溢,被广泛应用于园林、风景区及庭院的绿化中。本研究对金桂的扦插繁殖方法进行了探讨,采用了萘乙酸(NAA)、生根粉(ABT)与吲哚乙酸(IBA)在不同浓度下(0.2 g/L、0.6 g/L、1.0 g/L)的外源激素对金桂进行了扦插生根研究实验。结果表明:相对于萘乙酸NAA与吲哚乙酸IBA,生根粉ABT激素起到了最优的促进效果,且在不同浓度下,0.6 g/L的促进效果最为明显。0.6 g/L的生根粉ABT使金桂扦插插穗在43.82%的生根率下得到了最大的平均根长,达到了12.85的生根量,且对于植株扦插生根的性状评价达到了最高的2.15。

关键词：金桂外源激素扦插生根

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影响木槿扦插生根的因素分析

中南林业科技大学学报 2018年第4期38卷 6-9,15页

作者：王晓红任雪羽刘佳张文彦肖芬刘春林中南林业科技大学风景园林学院湖南长沙410004 桂林市漓江绿化管理站广西桂林541000

为了解不同因子对木槿扦插生根的影响,探索木槿扦插快繁技术,研究了木槿品种、基质比例、激素质量浓度在扦插中对生根产生的影响,以及生根期间过氧化酶POD活性和可溶性总糖含量的生理指标变化。结果表明:木槿品种和基质比例能极大的影... 详细信息

为了解不同因子对木槿扦插生根的影响,探索木槿扦插快繁技术,研究了木槿品种、基质比例、激素质量浓度在扦插中对生根产生的影响,以及生根期间过氧化酶POD活性和可溶性总糖含量的生理指标变化。结果表明:木槿品种和基质比例能极大的影响木槿的扦插生根,激素质量浓度对木槿扦插生根影响不大。扦插过程中POD的活性大致呈现为"先上升后下降"的趋势,可溶性总糖含量大致呈现为"先下降后上升"的趋势。同时POD活性较高的品种在扦插中能更好更快的生根,可溶性总糖含量在不同品种中相差不大。

关键词：园林植物木槿扦插生根生理指标

ABT-1处理对树头菜扦插生根及生理生化特性的影响

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江西农业大学学报 2021年第1期43卷 116-125页

作者：李世民郑鑫华段华超董琼西南林业大学林学院/西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室云南昆明650224

【目的】插穗生根是一个复杂的生理过程,而生理生化指标在插穗生根过程中发挥着重要作用。树头菜应用广泛,研究ABT-1处理对树头菜扦插生根及生理生化特性的影响,探究树头菜扦插生根机制,为其建立高效的扦插繁殖体系提供理论依据。【方... 详细信息

【目的】插穗生根是一个复杂的生理过程,而生理生化指标在插穗生根过程中发挥着重要作用。树头菜应用广泛,研究ABT-1处理对树头菜扦插生根及生理生化特性的影响,探究树头菜扦插生根机制,为其建立高效的扦插繁殖体系提供理论依据。【方法】以树头菜1年生枝条为试验材料,选用ABT-1(0,50,100,150 mg/L)溶液分别浸泡插穗3 h,探究其对扦插生根以及生理生化指标的影响。【结果】树头菜扦插后30 d左右有愈伤组织产生,45 d左右开始有不定根形成,90 d生长稳定,生根类型既有愈伤组织生根型,又有皮部生根型,且多为愈伤组织生根型,ABT-1处理各水平在8个生根指标中基本均以150 mg/L浸泡3 h效果最佳,生根率、平均根数、平均根长、最长根长、平均根粗、最大根系直径、生根指数、根系效果指数分别为82.2%、12.11条/株、17.96 cm、40.55 cm、3.59 mm、7.97 mm、13.57和1.12,且均显著(P生根和改善根系质量,提高插穗内营养物质含量、相关酶活性,以及通过调控插穗内抗氧化酶保护系统活性变化来抑制插穗体内毒害物质水平抑制MDA的产生,对插穗生根有促进作用。

关键词：树头菜扦插生根 ABT-1 生理生化

IBA对费约果扦插生根及相关生理特性的影响

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中南林业科技大学学报 2021年第10期41卷 45-56页

作者：胡国宇王丹张猛刘亮何毅西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621010

【目的】研究IBA对费约果扦插生根的影响,探究插穗生根进程中形态、内源激素水平、氧化酶活性和营养物质的含量变化,初步揭示费约果插穗生根机制。【方法】以不同浓度IBA处理费约果半木质化插穗,记录生根情况,根据形态变化划分生根阶段... 详细信息

【目的】研究IBA对费约果扦插生根的影响,探究插穗生根进程中形态、内源激素水平、氧化酶活性和营养物质的含量变化,初步揭示费约果插穗生根机制。【方法】以不同浓度IBA处理费约果半木质化插穗,记录生根情况,根据形态变化划分生根阶段。插后每隔10 d取样,检测IBA对插穗内源激素水平、氧化酶活性及营养物质含量的影响。【结果】1)IBA处理促进费约果生根,其中1000 mg/L IBA处理下费约果生根率达69.13%,优于其他处理。费约果生根类型为诱导生根型,生根阶段分别为愈伤组织期(0~20 d)、根原基诱导期(20~40 d)、不定根表达期(40~60 d)、不定根伸长期(60 d后)。2)IBA调节费约果插穗内源激素变化,插穗IAA含量与IAA/ZR值先上升后下降,在30 d达峰值。ZR与ABA含量呈下降趋势,IAA/ABA值在30、50 d出现两个峰值。氧化酶活性变化规律明显,IAAO、POD、PPO活性均先升高再降低,IBA处理峰值比CK提前10 d。营养物质含量变化中,可溶糖含量变化明显,可溶蛋白含量先上升后下降,(可溶糖+淀粉)/可溶蛋白与淀粉含量先下降后上升。【结论】1000 mg/L IBA促进费约果生根的效果优于其他处理。高浓度IAA及低浓度ABA、ZR利于根系诱导。IBA刺激插穗合成IAA,加快ABA与ZR消耗,提高IAA/ABA、IAA/ZR值。低的IAAO活性及高的POD、PPO活性共同调节插穗IAA水平来促进生根。IBA加快营养物质代谢速度与强度,高浓度可溶性蛋白利于根原基诱导,淀粉及时水解为可溶性糖整个生根过程提供能量。

关键词：费约果 IBA 扦插生根内源激素氧化酶营养物质

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IBA和NAA对2种醉鱼草扦插生根的影响

江西农业大学学报 2018年第2期40卷 339-344页

作者：张玉梅颜玉娟谢红梅曹蔚希李玲妮中南林业科技大学风景园林学院湖南长沙410000 江苏省江阴市璜土镇人民政府江苏无锡214400

为提高大叶醉鱼草和醉鱼草的扦插繁殖效率,以这2种醉鱼草的1年生半木质化枝条为扦插材料,研究了低浓度下的IBA和NAA处理对其扦插生根的影响。结果表明:醉鱼草和大叶醉鱼草在不同低浓度IBA与NAA的处理下,均能缩短不定根产生日期;不同激... 详细信息

为提高大叶醉鱼草和醉鱼草的扦插繁殖效率,以这2种醉鱼草的1年生半木质化枝条为扦插材料,研究了低浓度下的IBA和NAA处理对其扦插生根的影响。结果表明:醉鱼草和大叶醉鱼草在不同低浓度IBA与NAA的处理下,均能缩短不定根产生日期;不同激素种类及浓度处理下,大叶醉鱼草的扦插生根效果指数均优于醉鱼草;对比IBA和NAA的处理效果发现,IBA处理的这2种醉鱼草生根效果优于NAA处理;不同浓度的IBA和NAA对这2种醉鱼草扦插生根的影响均存在极显著差异(P扦插生根的最优浓度,生根效果指数最佳达19.85,IBA 150 mg/L为醉鱼草扦插生根的最优浓度,生根效果指数最佳为6.4。

关键词：醉鱼草大叶醉鱼草扦插生根 IBA NAA 生根效果指数