木质素与多头切花菊弯颈及蚜虫抗性的相关性研究

论文摘要

菊花[Chrysanthemum grandiflorum （Ramat.） Kitamura]是我国十大传统名花、世界四大切花之一,具有重要的观赏价值和商业价值。花颈是自茎顶端叶片到花朵基部的茎段,其硬度是多头切花菊的重要分级指标之一。另外,切花在采后要经过集货、批发、运输、零售等环节,都不可避免要经受水分胁迫。当胁迫达到一定程度时,花颈弯曲,导致品质下降,同时也严重减少了切花菊的瓶插寿命。蚜虫是切花菊生产中的主要虫害,其防治已成为切花菊产业化生产中的一大难题,抗蚜虫机理的探讨是培育抗蚜虫切花菊新种质,最终提高其产量、品质和推动切花菊产业化的基础。本研究拟通过分析花颈和蚜虫抗性表现优良的品种‘H5’和不抗品种‘QX101’的差异,通过比较分析不同切花菊品种花颈相关结构特征、木质素合成路径关键基因克隆及表达特性、木质素含量变化；及蚜虫接种和茉莉酸甲酯处理后木质素合成、防御酶活性变化及木质素合成路径相关基因的表达,阐述木质素与切花菊弯颈和抗蚜虫性的相关,主要研究结果如下：（1）通过GenBank上登录的其它植物COMT基因的保守序列设计简并引物,利用RT-PCR和RACE等技术克隆到了切花菊COMT基因的cDNA全长序列,命名为CgCOMT,登录号为AB500859。序列分析显示,CgCOMT全长为1301bp,开放阅读框（ORF）为1065bp,编码355个氨基酸。（2）花颈的硬度是决定多头切花菊品质的一个重要指标,将‘H5’和‘QX101’两个品种在不同生长发育阶段的花颈的形态学指标、生理性状以及解剖结构进行对比发现,耐弯颈品种‘H5’的维管束结构比例、木质素含量、花颈CgCOMT基因表达量和相对含水量都比易弯颈品种’QX101’要高。花颈硬度与维管束结构比例、相对含水量以及木质素含量呈正相关,这可能是因为木质素提供了水分运输能力和机械强度支撑的功能特性。同时,CgCOMT基因的表达进一步证明木质素含量与花颈硬度直接相关。（3）以抗性品种‘H5’和不抗品种‘QX101’为试验材料,比较了两者PAL活性、POD活性、木质素含量、组织化学染色分析、木质素合成路径中关键基因表达等指标,结果发现,蚜虫接种后,PAL和POD酶活性水平、木质素含量、木质素合成路径中关键基因PAL、COMT、F5H、POD变化均存在显著差异,其中抗性品种响应快,上升幅度大,且接种后期保持较高的活性水平。说明蚜虫接种前后切花菊抗感材料叶片木质素积累与抗虫性密切相关。同时,用MeJA做外源诱导处理,木质素合成路径中的关键基因迅速响应,木质素大量积累,从而提高了材料本身的抗蚜虫性,从侧面进一步证明提高木质素含量是提高切花菊抗蚜虫性因子之一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1 木质素合成及其调控研究进展
• 1.1 木质素的组成及分布
• 1.2 木质素的生物合成调控
• 1.3 木质素研究新热点展望
• 2 鲜切花弯颈研究进展
• 2.1 采收时期
• 2.2 水分状况
• 2.3 机械组织状况
• 3 植物抗蚜虫性研究进展
• 3.1 抗性品种筛选
• 3.2 生理生化与分子机制
• 4 本研究的目的和意义
• 第二章 多头切花菊CgCOMT基因的克隆与序列分析
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 仪器与试剂
• 1.3 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 RNA提取与反转录检测
• 2.2 CgCOMT基因的克隆
• 2.3 CgCOMT基因的序列分析
• 2.4 CgCOMT基因的表达情况
• 3 讨论
• 第三章 木质素与多头切花菊弯颈关系研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 瓶插寿命的测定
• 1.3 花颈的形态学和生理学指标测定
• 1.4 花颈硬度测定
• 1.5 石蜡切片染色观察
• 1.6 木质素含量测定
• 1.7 CgCOMT基因在花颈中的表达分析
• 1.8 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 瓶插寿命
• 2.2 花颈形态学特征
• 2.3 花颈硬度
• 2.4 花颈解剖特征
• 2.5 木质素含量
• 2.6 CgCOMT基因在花颈中的表达情况
• 3 讨论
• 第四章 木质素与蚜虫抗性相关研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料与处理
• 1.2 人工蚜虫接种
• 1.3 MeJA处理
• 1.4 不同处理叶片木质素含量测定
• 1.5 离体叶片木质素响应蚜虫取食分布的染色分析
• 1.6 酶活性测定
• 1.7 木质素合成路径中关键基因的表达分析
• 2 结果与分析
• 2.1 蚜口数量统计
• 2.2 木质素含量
• 2.3 响应于蚜虫取食、MeJA处理的叶片木质素积累时间特征
• 2.4 蚜虫接种、MeJA处理对蚜虫抗感材料相关酶活性的影响
• 2.5 不同处理后木质素合成路径中关键基因的表达动态
• 3 讨论
• 3.1 木质素与蚜虫抗性的关系
• 3.2 蚜虫处理下相关酶活性、木质素合成路径中关键基因的变化特征
• 3.3 MeJA诱导材料提高抗蚜虫性
• 全文结论
• 创新点
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录一 常用试剂的配置
• 附录二 RNA提取流程（RNAiso Regent,TaKaRa）
• 致谢