调环酸钙对富士苹果枝条生长结果成花内源激素以及赤霉素相关基因表达的影响

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占我国苹果栽培总面积65%以上的“富士”枝条易旺长,造成了人工修剪成本增加、树冠内膛光照条件恶化以及机械化操作难度增加等问题,生产上迫切需要对富士新梢进行调控,目前在生产上合成了一种能够抑制生长的低毒高效的植物生长调节剂-调环酸钙,虽然在国外对调环酸钙在苹果枝条生长、结果方面进行了大量研究,但在中国国内,对调环酸钙对苹果生长的影响报道很少,且作用机理也模糊不清。本试验以矮化自根砧长枝富士福布拉斯红富士“Fubrax Red Fuji”/M9-T337为材料,于3、14、35和56 DAPF(落花后天数)喷施不同浓度、不同次数的调环酸钙,对枝条生长量、果实品质、产量、次年成花率、长枝新梢叶片内源激素含量进行了测定、采用转录组分析了短枝顶芽成花基因及赤霉素GA相关基因的表达水平并用定量PCR进行了验证,还测定了长枝新梢叶片内GA相关基因的表达量。此研究为调控富士苹果枝条生长提供了新方法,同时探究了调环酸钙的作用机制。其主要研究结果如下:1.生产上,喷施调环酸钙可以有效地抑制富士苹果枝条的生长,以落花后3天新梢生长12 cm左右时喷施调环酸钙效果最好,生长季节结束末,500 mg/L、750 mg/L于3 DAPF喷施一次,125 mg/L、250 mg/L于3、14 DAPF喷施两次,62.5 mg/L、125mg/L、250 mg/L于3、14、35和56 DAPF喷施四次测得平均新梢生长量相差较小,其中500 mg/L喷施一次、750 mg/L喷施一次、250 mg/L喷施四次抑制新梢生长效果最显著,平均新梢生长量与对照(53.0 cm)相比减少约40%。果台副梢平均长度各调环酸钙处理间差异较小,为23 cm左右,但比对照缩短约34%。各处理间果实品质以及产量差异较小。早期单次高浓度与多次低浓度累积都能很好地抑制苹果的营养生长。2.在激素水平上,与对照相比,250 mg/L调环酸钙喷施两次不止在一个取样测定时间点上显著降低了长枝新梢叶片内GA1+3、IAA和ZR含量,增加了ABA的含量。喷施调环酸钙与对照相比,GA4+7的含量无显著差异。调环酸钙调控苹果的枝条生长主要是靠下调GA1+3的含量来实现的。3.与对照相比,250 mg/L调环酸钙喷施两次在10、20、30、40和50 DAPF显著下调了长枝新梢叶片内的MdGA3ox12的表达水平且不止在一个测定时间点上显著下调了MdCPS、MdGA20ox1、MdGA20ox2、MdGA2ox1、MdGA2ox2、MdRGL1a、MdSLY1的表达水平。4.250 mg/L调环酸钙喷施两次在30 DAF(盛花后天数)显著上调短枝顶芽中GA2ox2基因的表达水平,在50 DAF显著下调RGL1基因的表达,在70 DAF显著上调GA2ox8基因的表达水平,差异表达倍数均在2.2以下,其他赤霉素相关基因的表达水平在调环酸钙处理和对照处理短枝顶芽中均无显著差异。5.对照和250 mg/L调环酸钙喷施两次短枝顶芽测序结果表明,在30 DAF,喷施调环酸钙显著上调了GI的表达,显著下调了TSF和一个AP2和的表达水平。在50DAF,喷施调环酸钙显著上调了GI和SPL5的表达水平,一个SOC1、一个AP和FLK的表达水平被显著下调了,盛花后70天显著上调了FLD的表达水平,但也显著下调了一个CO和SPL5的表达。差异倍数均在1.6之下。综合次年成花调查结果来看喷施调环酸钙对次年开花无显著影响。综合调环酸钙对富士苹果枝条的控制效果,以及对产量、果实品质和成花效果的影响,并且考虑经济效益,在黄土高原旺长的富士苹果园中推荐落花后3天或落花后3、14天喷施1-2次浓度为125 mg/L和250 mg/L的调环酸钙。
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