不同比例红蓝光对设施‘红地球’葡萄花芽分化的影响

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随着生活水平、农业生产力的提高,设施葡萄产业迅速发展,但设施内的弱光环境导致‘红地球’葡萄栽培中花芽分化不良现象显著,成为设施葡萄栽培生产中的突出问题。为了改善设施内光照环境,解决设施‘红地球’葡萄花芽分化不良的问题,本研究以设施栽培‘红地球’葡萄为研究对象,设置5种不同比例红蓝光:红光(R)、蓝光(B)、红光:蓝光=2:1(R2B1)、红光:蓝光=4:1(R4B1)、红光:蓝光=6:1(R6B1),进行补光处理,采用石蜡切片法观察花芽分化状态和进程,测定分析叶片营养物质含量、花芽内源激素含量动态变化及转录组测序分析,从生理和分子层面揭示红蓝光质补光对设施‘红地球,葡萄花芽分化的作用,结果表明:(1)不同比例红蓝光处理下‘红地球,葡萄花芽分化差异显著。不同处理中第5节位花芽成花率高于第4节和第6节,R和B处理下花芽分化速度慢,成花率显著低于对照,在第5节位中分别为42%和38%。R4B1和R6B1处理下花芽分化速度快,成花率显著提高,在第5节位中达到66%和62%。(2)不同比例红蓝光处理能够提高‘红地球’葡萄芽中生长素含量;R4B1和R6B1处理下赤霉素含量低于对照:R4B1和R6B1处理下细胞分裂素含量较高,而R处理和对照较低;R处理和对照中脱落酸含量低,R2B1、R4B1和R6B1处理中脱落酸含量较高。不同比例红蓝光处理能够提高‘红地球’叶片中的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和类黄酮含量。不同比例红蓝光处理下的叶片碳氮比在整个花芽分化过程中呈上升趋势,R4B1和R6B1处理下的碳氮比在花芽分化过程中高于其他处理。红蓝光处理下叶片磷元素、钾元素和钙元素含量较高,R4B1和R6B1处理下叶片铜元素和硼元素含量较高,R处理下叶片中镁元素含量最高,B和R2B1处理下叶片中锌元素含量较高。(3)不同比例红蓝光处理下差异表达基因分析表明,与CK相比,R、B、R2B1、R4B1和R6B1分别鉴定出2498、1578、1612、1702和1416个差异表达基因。GO分析发现差异基因涉及代谢过程、细胞过程、结合、催化活性和细胞部分。KEGG富集分析显示差异基因主要富集在植物与真菌互作、植物激素信号转导、黄酮类生物合成、植物MAPK信号通路、昼夜节律-植物和淀粉和蔗糖代谢等途径。(4)本研究发现来自30个转录因子家族编码的211个转录因子基因。基因网络分析表明,26个MYB家族基因、22个bHLH家族基因和2个MADS-box家族基因参与了花芽分化,其中MADS-box家族基因MADS3(VIT16s0022g02330)与其他转录因子基因高度关联。进一步共表达网络分析表明9个激素相关基因,5个类黄酮相关基因,2个蔗糖淀粉相关基因以及其他相关基因共69个基因与MADS3(VIT16s0022g02330)有调控关系。
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