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牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是原产我国的特有名贵花卉,我国的传统十大名花之一,自古以来就被尊为“国色天香”、“花中之王”,是美好、幸福、吉祥、富贵的象征,深受世界各国人民的喜爱。但是,牡丹自然花期较短(约10 d),且每年只开花一次,集中在4~5月份。春节催花是牡丹产业主要内容之一,由于不能正确掌握牡丹休眠解除机理,生产中催花不良甚至催花失败的现象常有发生。目前已有关于牡丹休眠解除过程中生理生化的研究报道,而关于休眠解除的分子机制的研究很少。现已证明,生长素抑制蛋白基因(auxin-repressed protein,PsARP)在花芽内休眠解除过程及调控花芽的生长发育中起着重要作用。
本研究选用山东菏泽牡丹基地4年生牡丹品种‘鲁荷红’(Paeonia suffruticosa Andr.‘Lu He Hong’)的健壮植株,以不同低温和生长素浓度处理花芽,以酶联免疫吸附法测定内源生长素含量,以CTAB法提取其RNA,采用实时荧光定量RT-PCR和传统的半定量RT-PCR、Northern blot技术分析了PsARP在花芽内休眠解除不同时期的表达模式变化及与生长素的关系,研究生长素抑制蛋白基因在花芽内休眠解除过程中的作用,对深入理解低温解除休眠的调控机制具有重要的理论意义和实用价值。
主要的实验结果如下:
1、未感受低温的牡丹花芽外施不同浓度生长素,不能解除休眠;感受部分低温的牡丹花芽,低浓度生长素处理提高了现蕾率;感受完全低温的牡丹花芽,高浓度生长素降低了现蕾率。
2、牡丹内源生长素含量随着感受低温的增加逐渐下降,说明低温抑制内源生长素的合成,牡丹的休眠解除需要较低的生长素含量。在牡丹休眠的三个不同阶段,高浓度的生长素处理显著增加了内源生长素的含量,外施生长素处理感受部分低温的牡丹花芽,作用明显,低浓度的生长素对牡丹休眠的解除有辅助作用;未感受低温牡丹由于没有解除体眠,内源生长素含量在短时间内升高后又下降到处理前水平;感受充分低温的牡丹休眠完全解除,此时外施高浓度的生长素显著提高了内源生长素的含量,提高开花质量。
3、PsARP基因表达随着感受低温的增加逐渐上升,说明低温促进了该基因的合成,在未感受低温的牡丹花芽中,低浓度的生长素处理促进了该基因的表达,高浓度处理对该基因表达影响较小;感受部分低温的牡丹花芽没有解除休眠,ARP基因表达随进入温室天数的增加而增加,说明牡丹的休眠解除中需要大量的ARP基因的参与,低浓度生长素处理对休眠解除有一定辅助作用;感受足量低温的牡丹花芽,ARP基因受内源生长素抑制作用,说明休眠解除后,植株需要较低含量的ARP基因。
4、传统的RT-PCR和Northern blot与实时荧光定量RT-PCR结果基本一致,但是Northern blot杂交信号较低,不适合检测低丰度基因表达情况。