论文部分内容阅读
中国北方地区冬季低温严寒,气候干旱,冬季负积温与极端低温低是冬油菜越冬的主要障碍。该区域9月中旬气温开始剧烈下降,10月下旬冬油菜停止生长,叶片黄化,进入枯叶期,仅留根系存活于土壤中。在此过程中抗寒性强的冬油菜品种较抗寒性弱的品种先进入枯叶期。很多报道指出植物叶片变黄与其内源ABA含量相关。本研究对冬季低温胁迫下北方白菜型冬油菜抗寒性与ABA的关系进行了研究,克隆到了ABA合成关键基因NCEDs基因,同时研究了在白菜型冬油菜上外源ABA对内源ABA含量及NCED3基因表达的影响。主要结果如下:1.研究发现,北方白菜型冬油菜之所以能够抗御严酷的冬季自然环境、安全越冬,与其品种内源ABA含量具有密切关系。北方白菜型冬油菜不同抗寒性品种内源ABA含量存在显著差异,抗寒性强的品种ABA含量大幅度增加的时期较早,而抗寒性弱的品种ABA含量增加时期相对滞后;同时在生长发育进程上表现出抗寒性强的品种枯叶期较早,而抗寒性弱的品种枯叶期较晚;内源ABA含量的增加时期与枯叶期的早、迟相吻合,并与越冬率高、低高度相关,即内源ABA含量增加时期早,越冬率高,而内源ABA含量增加时期滞后,枯叶期晚,则越冬率低。三个性状的高度吻合性表明内源ABA是北方冬油菜越冬的主要调节物质之一。2.克隆到了北方白菜型冬油菜ABA间接合成途径中的限速基因—NCEDs基因,获得了其NCED2、NCED3及NCED5的cDNA序列。生物信息学等分析结果,北方白菜型冬油菜的NCEDs基因与甘蓝型油菜、拟南芥、萝卜、甘蓝的亲缘性很高;序列分析表明,NCED2、NCED3及NCED5基因分别包含一个1746bp、1794bp、1770bp的开放读码框（ORF）,各编码581、597和589个氨基酸;预测蛋白质分子量分别为64.31721 KD、65.74438 kD和65.34794 kD,理论等电点（pI）分别为5.32、5.81和5.43;克隆的3个NCED基因均含有NCED家族保守结构域。NCED2、NCED3及NCED5可能是位于线粒体膜上的亲水性蛋白,且NCED2定位于线粒体膜上的亲水性属于跨膜蛋白,NCED3和NCED5是定位于线粒体膜上的亲水性蛋白。NCED2、NCED3及NCED5三个NCED基因与甘蓝型油菜的NCEDs基因比较,均发生了碱基的替换,并导致了氨基酸的变化,这种改变是否是导致白菜型冬油菜ABA含量高、枯叶期早于甘蓝型冬油菜的原因或对白菜型冬油菜会产生什么影响有待进一步研究。3.外源ABA可提高冬油菜的抗寒性和NCED3的表达量上调,并有随着越冬期温度的降低,表达量逐渐升高的趋势。相关分析表明,NCED3相对表达量与内源ABA含量正相关,外源ABA处理后,NCED3相对表达量与内源ABA含量相关系数由0.334提高到0.784;同时,外源ABA诱导SOD、POD、CAT、APX活性增加,叶绿素含量降低,越冬率提高;同时促进了NCED3基因表达的上调及内源ABA的合成,抗寒性增强。因此,外源ABA无疑是增强北方白菜型冬油菜抗寒性、保证安全越冬的重要途径。4.外源ABA增强冬油菜的抗寒性的效果与其浓度和施用时期有关。研究表明,外源ABA可有效降低低温胁迫条件下MDA含量、增加可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高越冬率,改善农艺性状,但不同浓度处理间有较大差异,从本研究结果看出,喷施浓度以15-20 mg·L-1为宜,浓度过大过小均影响外源ABA效果;同时,喷施时期对外源ABA效果也有较大影响,试验结果表明,ABA喷施的最佳时期为5-6叶期。