摘要: 桑树（Morus alba L.）是一种多年生的木本植物，其叶可以养蚕，而其果实——桑椹因其含有丰富的黄酮类物质以及良好的口感倍受人们的喜爱。然而，桑椹成熟期短，易脱落的特性严重削弱了桑椹的经济价值。 脱落酸（abscisic acid，ABA）被证明是果实成... 展开 桑树（Morus alba L.）是一种多年生的木本植物，其叶可以养蚕，而其果实——桑椹因其含有丰富的黄酮类物质以及良好的口感倍受人们的喜爱。然而，桑椹成熟期短，易脱落的特性严重削弱了桑椹的经济价值。 脱落酸（abscisic acid，ABA）被证明是果实成熟调控的一个重要调控因子，参与果实中色素、糖分的积累，果实成熟、软化，以及控制果实的脱落。而对于ABA在桑椹成熟和脱落过程中调控机制的研究鲜见报道。本研究以果桑新品种‘嘉陵40号’果实为材料，采用生物信息学的方法，鉴定 ABA生物合成相关基因，通过相关生理生化和分子生物学方法分析ABA在桑椹成熟和脱落中的调控机制，旨在为解决桑椹成熟期短、易脱落的问题提供理论基础。同时以桑树幼苗为材料，探究胁迫环境下NCEDs基因的表达，以及ABA、氟啶酮对于幼苗生长的影响，实验结果如下： 1.桑树脱落酸生物合成及裂解相关基因的鉴定及生物信息学分析 从川桑基因组数据库鉴定出6个ABA合成基因，包括1个MnAAO、2个MnZEP和3个MnNCED基因。对其DNA及推导的氨基酸序列进行分析结果表明，MnNCED1-3氨基酸序列高度保守，聚类分析表明它们与双子叶果树 NCEDs序列同源性较高，与单子叶植物同源性较低；转录分析表明它们在叶中转录水平相对高于其他组织，在根中最低。与其他基因相比，MnNCED2和MnNCED3在根、皮、冬芽、雄花、叶中的转录水平较高。 从川桑基因组鉴定出6个编码脱落酸裂解酶——8’-羟化酶相关基因，即MnCYP707A1-6.转录数据表明除MnCYP707A1在根和冬芽以及MnCYP707A1在雄花中不表达外，这些基因在桑树5个组织中均有表达。 2.桑椹成熟过程中脱落酸含量变化 随着桑椹的生长发育，其ABA含量在盛花期后第8天（青熟期）出现一个弱峰，从盛花期后第14天（绿熟期）开始逐渐增加，伴随ABA含量增加果实的成熟和着色的速度也出现较大提高，果重增加，果实开始迅速软化。直到盛花期后第37天（紫熟期）ABA含量到达最高，果实达到完全成熟阶段。 3.外源脱落酸、氟啶酮对桑果脱落以及成熟的影响 将处理后的果实，经连续7 d的脱落个数统计发现，ABA处理后的桑果脱落时间，比无菌水处理的桑果脱落时间明显缩短，而氟啶酮处理后的桑果脱落时间明显延长。此外，ABA处理后处于完全成熟期的桑椹所占的比率升高，而氟啶酮处理后降低，同时蔗糖和葡萄糖也促进了果实的成熟。 4.脱落酸合成及裂解相关基因在果实成熟过程中的表达 桑椹成熟过程中的ABA合成相关基因的表达呈现一定的差异。在各个时期中，MnNCED2的表达量都维持在较高的水平，MnZEP1和MnZEP2表达量相对较低，MnNCED1、MnNCED3和MnAAO表达量最低。MnNCED2和 MnNCED3都是在果实成熟后期的表达量较高，MnNCED1在果实盛花期后第21天达到峰值，以后呈下降趋势，直到盛花期后第37天才略有上升。而MnAAO、MnZEP1和MnZEP2在前期的表达量相对于后期较高，后期表达量趋于稳定或到末期才略有升高。利用SPSS软件对ABA含量和ABA合成相关基因的转录表达水平进行相关性分析，MnNCED2和MnNCED3的转录表达与ABA含量相关性较高。 离体桑椹经ABA处理后，MnNCED1、MnAAO和MnZEP1的转录水平直到第4天才出现上调，MnNCED3在第3天和第4天被上调，MnZEP2一直上调；氟啶酮处理后MnNCED1和MnZEP2的转录表达量只在第1天和第3天被下调，MnAAO和MnZEP1只在第4天升高，MnZEP1只在处理后第1天被下调，MnNCED2在ABA和氟啶酮处理后均被下调。 在桑椹成熟过程中，MaCYP707A1，MaCYP707A2，MaCYP707A3和MaCYP707A4在果实成熟早期表达量较高，而在果实成熟晚期表达量较低，并与内源ABA含量的变化相反，表明这4个基因可能是ABA裂解过程的主效基因，并对ABA含量的调控具有重要的作用。 5.脱落酸、氟啶酮、钨酸钠、甘露醇对于桑幼苗生长和NCEDs表达的影响 桑幼苗经ABA、甘露醇、钨酸钠、氟啶酮处理后根茎的长度相比于对照均出现显著地下降，ABA、甘露醇处理后幼苗的根茎比出现上调，而ABA合成抑制剂氟啶酮、钨酸钠处理后根茎比下降，钨酸钠处理后减少幅度最大。ABA处理后幼苗NCED2、NCED3基因在根茎叶中的转录表达水平均被下调；甘露醇处理后，根茎叶中NCED2的表达水平均被上调，钨酸钠处理后，NCED2基因在茎叶中的表达被上调，而在跟中的表达被抑制，而NCED3基因在根茎叶中的表达均被不同程度的下调；NCED2基因经氟啶酮处理后在根茎叶中的表达均被上调，然而NCED3基因经氟啶酮处理后在根茎叶中的表达均被抑制。 收起