论文部分内容阅读
龙眼(Dimocarpus longan Lour.)和荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是无患子科(Sapindaceae)最重要的经济果树,前者属于龙眼属(Dimocarpus),后者属于荔枝属(Litchi),均为南亚热带常绿果树。然而,喜温忌冻的特性限制了龙眼和荔枝的地理分布,冬季低温的程度也直接影响了来年的生长与产量。因此,本研究以荔枝、龙眼及其属间杂种群体为材料,建立了抗寒性的综合评价方法,对“石硖×紫娘喜”属间杂种群体的抗寒性及光合特性进行了鉴定分析,结合转录组测序,对抗寒及非抗寒种质在不同时间段中持续差异表达的基因进行了分析,从而初步探究了属间杂种的抗寒机理,主要结果如下:1、选取了荔枝、龙眼及其属间杂种各3份共9份材料,测定其低温半致死温度(Lethal temperature,LT50)及抗寒性相关的生理指标,通过相关性分析和主成分分析,构建了抗寒性综合评价函数F=-0.2733 LT50-0.2674 MDA+0.2335 SS-0.2256Pro,其中,LT50为植株低温半致死温度,MDA为-4-6℃丙二醛含量变化率,SS为-6-8℃可溶性糖含量变化率,Pro为0-2℃脯氨酸含量变化率。9份材料的抗寒性综合得分F与其LT50之间存在极显著负相关,相关系数高达0.970,说明LT50能够很好地代表抗寒性的综合指标,比较客观地评价荔枝龙眼的抗寒性。2、以49份SZ(石硖×紫娘喜)属间杂种群体及其父母本为材料,通过测定其低温半致死温度进行抗寒性鉴定。该群体的LT50呈正态分布并且分离广泛,平均低温半致死温度为-3.45℃,变异系数为55.71%,超高亲比例为21.28%,超低亲比例为57.45%,超中优势率为12.24%。对比双亲的数据,母本石硖的LT50为-4.70℃,父本紫娘喜的LT50为-3.17℃,子代中抗寒性最强的为SZ71,LT50低至-8.10℃,最弱的为SZ30d,LT50高达1.37℃,两极差异很大,适合进行抗寒性选育种。3、测定了SZ群体各杂种单株冬季和夏季的净光合速率与叶绿素荧光参数,相关性分析发现,各单株的低温半致死温度与冬季净光合速率(Pn)呈显著负相关,相关系数为-0.240*。在所测定的12个叶绿素荧光参数中,qN与Y(NO)在冬季的测定值与植株低温半致死温度存在显著的相关性,相关系数分别为-0.256*和0.320*,qN为植物非光化学淬灭参数,Y(NO)是光损伤的重要指标,这些光合指标对抗寒性的鉴定与评价具有很好的辅助作用。4、通过表型观察发现,随着低温处理时间的延长,植物叶片受低温损伤的面积不断增大,表现为水渍状叶斑;超微结构观察发现,0℃处理6h时非抗寒种质的叶绿体与细胞壁分离,基粒片层结构紊乱,线粒体膨大且內嵴消失,抗寒种质则未出现细胞器结构的异常,通过该时间点的超微结构观察,可以确定石紫群体的抗寒种质和非抗寒种质。5、以抗寒种质‘SZ71’和非抗寒种质‘SZ2’为材料,通过低温表型观察、叶绿素荧光成像系统观察及超微结构观察,确定在低温处理的关键时间点(0h、3h、6h)进行转录组测序。对不同抗寒性种质在不同时间段持续差异表达的402个差异基因进行了GO功能注释分类及KEGG代谢调控通路分析,发现这些基因主要具有代谢过程及催化活性等功能,参与了类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢、光合过程中碳固定等多个代谢通路,表明荔枝龙眼属间杂种对低温响应的分子机制受多个基因网络的调控。在这402个差异基因中选取十个差异基因进行qRT-PCR分析,初步筛选获得ERF2、GATL8、CBF3、PBP1及CAX共5个与抗寒性相关的候选基因。