崇明水仙休眠机理探究

论文摘要

和冬季休眠机理的研究相比,人们对夏季休眠的了解要浅得多。中国水仙有长达5个月的休眠期,其休眠机理的阐明有助于人们对其生长发育的调控。本文以中国水仙的一大品系崇明水仙为研究对象,对其休眠的细胞学发育进程、休眠的解除因素以及这些因素的分子机制进行了研究,得到的主要结果有：（1）在水仙的整个生活史中,透射电镜观察表明其顶端生长点中胞间连丝‘具有多样性,并且呈现动态变化的过程,自然条件下6、7月份的休眠期间胞间连丝通路被电子致密物质所堵塞,从8月开始堵塞的胞间连丝数目开始下降,到生长时期所有胞间连丝呈畅通状态。同时细胞中贮藏物质淀粉粒易呈现同样的变化过程,在休眠期数量和形态达到最大,8月份之后形态变小,数目变少。结合前期代谢的生理指标和乙烯含量变化规律推测8月初即为生理性休眠和生态性休眠的分界时期。（2）温度处理组合证明,高温是中国水仙进入并且通过生理性休眠的必要条件,高温处理对于休眠解除和叶芽分化也具有积极作用。生理性休眠解除后,也即储存后期低温、乙烯很容易打破休眠,促进鳞茎发芽。（3）乙烯对于休眠解除和叶芽分化具有积极作用,乙烯受体抑制剂1-MCP在一定程度上可以抑制休眠解除和叶芽分化,但其效应可以被高温所解除。贮存期间和定植后的光照处理对于水仙的休眠解除影响不大。（4）通过扫描电镜观察休眠期间顶端生长点的变化过程,发现崇明水仙在休眠期间启动并完成花芽分化过程,高温是花芽分化的必要条件。本研究通过对于休眠期间的温度处理组合发现,一定时间的高温能够使二年生鳞茎进行花芽分化与抽薹。贮存期间和定植后的光照处理对于水仙的生长和抽薹影响不大,但是对于个别光周期敏感个体生长和开花有促进作用,不同时期施加外源乙烯对于抽薹的影响是不同的,环境性休眠后期的乙烯处理可以促进水仙抽薹,这与休眠后期的内源乙烯释放量增加的结果相吻合,而此阶段施加乙烯抑制剂1-MCP可以相应的抑制水仙抽薹,生理性休眠期间施加外源乙烯催花作用并不明显,水仙的生活周期一般为六个月左右,高温和光周期处理不会影响水仙的生活周期,但是生态性休眠期间的乙烯和低温处理会使水仙的生活史明显延长。（5）FT基因是植物开花和休眠的关键调控因子。本文通过RT-PCR的方法克隆到中国水仙中FT-TFL家族的同源基因NFT1,系统发育分析表明该基因属于FT-TFL家族中FT亚家族的基因,与单子叶植物中小麦、水稻、淡竹中的FT-like基因同源关系较近。Realtime PCR结果显示在开花植株NFT1基因的表达高于无花植株；RT-PCR结果表明在进入衰亡期水仙中,叶片中的表达量高于鳞茎和根中,不同时期NFT基因在鳞茎表达量无明显差异；休眠期NFT1基因在鳞茎中的表达受温度调控较明显,高温处理明显促进NFT1基因的表达上调,提示NFTl可能是水仙花芽分化与生理性休眠解除的分子基础。（6）为了揭示重瓣花形成的的分子机理,本文利用异位转化拟南芥的方法分析了从两种水仙中克隆到的AGAMOUS同源基因NTAG1基因的功能,及从-“金盏银盘”中克隆到的AP3同源基因NAP3-3和NAP3-4基因的功能,NTAG1基因RT-PCR半定量分析它们的表达模式也相同,都仅在花器官中表达。将NTAG1基因在拟南芥中过量表达,转基因植物To代和T1代有C类基因过量表达的类似表型,叶片卷曲、植株矮小,开花提前,少数转化子萼片、雄蕊等花器官发育异常,T3代纯合子稳定遗传的表型中不再有花器官发育异常,但植株矮小、叶片卷曲,开花提前,侧枝增多,植物提前进入衰亡期。而过量表达NAP3-3和NAP3-4基因转化子仅在T0代幼苗期出现叶片卷曲,侧枝增多的表型,T1代植株表型与野生型无异。总之,通过细胞学方法对水仙生活史中顶端生长点细胞的胞间连丝结构变化的研究以及细胞中储藏物质的变化趋势说明胞间连丝通道的畅通状态可能是生理性休眠与生态休眠的细胞学基础,在8月份之前的生理性休眠期间休眠很难被外界条件打破,并且需要高温才能通过生理性休眠。生态休眠很易被低温、乙烯解除。高温累积同时也是水仙花芽分化的必要条件,足够时间的高温能够促进两年生水仙开花。水仙中NFT1基因的表达受高温诱导表达,提示该基因可能是水仙开花以及生理性休眠解除的分子基础。对于NFTl的功能研究将有助于阐明此推测。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 综述：休眠开花共有途径研究进展
• 第一章 崇明水仙的休眠解除及其影响因素
• 摘要
• 前言
• 1. 材料与方法
• 2. 结果与讨论
• 3. 讨论
• 第二章 崇明水仙生长和开花影响因素
• 摘要
• 前言
• 1. 材料与方法
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 第三章 崇明水仙FT-like基因NFT的克隆分析与表达
• 摘要
• 前言
• 1. 材料与方法
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 第四章 崇明水仙开花相关基因功能分析
• 摘要
• 前言
• 1. 材料与方法
• 2. 结果与分析
• 3. 讨论
• 附录
• 参考文献
• 致谢