2个抗寒性差异的杏树品种雌蕊对晚霜和模拟晚霜的响应

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:samxustyle
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杏树(Prunus armeniaca Linn.)是我国重要的栽培树种,具有巨大的开发价值。但随着杏树栽植面积的增长,其在生产中的问题也逐渐显现出来。晚霜已成为制约我国杏树生产的关键因子。因此明确杏树花期的抗寒机理对杏树的发展有重要意义。本研究以‘龙王帽’和‘围选1号’雌蕊为试验材料,在晚霜及模拟晚霜下对其表型、解剖和生理进行观测。通过转录组测序筛选出抗寒候选差异基因,揭示杏树抗寒基因对晚霜与模拟晚霜响应的差异性,明确杏树的抗寒机理,为杏树抗寒机理研究提供一定的理论基础。主要结果如下:(1)在晚霜来临时,‘龙王帽’和‘围选1号’表现出不同的抗寒性。由于细胞失水和死亡导致2个杏树品种中均出现裂隙。‘龙王帽’和‘围选1号’中MDA含量、POD、CAT和SOD活性呈‘升高-下降’的趋势。‘围选1号’的MDA含量极显著低于‘龙王帽’;POD、CAT和SOD活性显著高于‘龙王帽’,体现了‘围选1号’具有更强的抗氧化能力。(2)通过对采样时温度、雌蕊表型及解剖结构的观测,确定对3个采样时间点(0:00,6:00和16:00)的‘龙王帽’和‘围选1号’雌蕊进行转录组测序。‘龙王帽’和‘围选1号’中分别发现998和503个差异表达基因。这些差异表达基因在代谢过程、细胞部分和催化活性等途径显著富集。大量与Ca2+途径、MAPK级联和代谢途径等相关的差异基因被晚霜诱导。AP2/ERF、MYB和WRKY等转录因子在杏树抗寒中起关键作用。此外,b HLH75、GDSL esterase/lipase EXL3、GDSL esterase/lipase LTL1和peroxidase 66可能与‘围选1号’具有较强的抗寒性有关。(3)模拟晚霜下,根据相对电导率发现,‘龙王帽’和‘围选1号’的低温半致死温度分别为-2.30℃和-3.44℃。2个杏树品种在低温胁迫与恢复中的MDA含量逐渐升高,POD和CAT活性呈‘升高-下降’的趋势。相较于低温胁迫,恢复过程中的MDA含量降低,POD和CAT活性升高。‘围选1号’的MDA含量低于‘龙王帽’;POD和CAT活性高于‘龙王帽’,体现‘围选1号’较高的抗氧化能力。(4)对20℃、-2℃、-3℃、-4℃、-2℃-3h、-3℃-3h和-4℃-3h的2个杏树品种进行转录组测序。‘龙王帽’和‘围选1号’中分别检测出6,306和3,573个差异表达基因。细胞、催化活性和代谢过程等被显著富集。大量与代谢途径相关的差异表达基因对低温进行了应答。与Ca2+途径、MAPK级联、转录因子和代谢途径相关的差异表达基因被低温诱导。其中,Calcium-transporting ATPase 11和CBF3/DREB1A-like与‘围选1号’抗寒性强有关。(5)在晚霜及模拟晚霜下,‘龙王帽’和‘围选1号’雌蕊雌蕊均因细胞失水和死亡而出现裂隙;均出现了膜脂过氧化现象;为了抵御冻害,其抗氧化酶的活性升高,进而清除细胞中过多的活性氧;与Ca2+途径、MAPK级联、转录因子和代谢途径相关的差异表达基因均被低温所诱导。但晚霜和模拟晚霜下,一些差异基因的表达模式有所不同,这可能与胁迫时间、降温速度和其他环境因子(如风、湿度和光照)等有关。
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