蘋(píng)果紅葉基因多效性研究

1、蘋(píng)果紅葉基因多效性研究論文摘要：本文以長(zhǎng)富2號(hào)x-紅肉蘋(píng)果等6個(gè)雜交組合的雜種實(shí)生苗為試材，對(duì)蘋(píng)果紅葉基因的多效性進(jìn)行了研究，結(jié)果說(shuō)明，蘋(píng)果葉片紅色性狀對(duì)非紅色性狀表現(xiàn)為顯性，雜交群體中，具有紅葉性狀的實(shí)生苗數(shù)量明顯少于非紅葉性狀實(shí)生苗數(shù)量，偏離孟德?tīng)杽e離規(guī)律，組合間差異明顯，紅葉實(shí)生苗平均比例為23%-44%；紅葉基因?qū)λ终{(diào)節(jié)相關(guān)基因、耐鹽相關(guān)基因具有負(fù)調(diào)控作用，對(duì)根系發(fā)育相關(guān)基因亦有一定影響，促進(jìn)主干根生長(zhǎng)，抑制側(cè)根發(fā)生。論文關(guān)鍵詞：蘋(píng)果,紅葉基因,多效性,遺傳花青素(Anthocyanidin)又稱(chēng)花色素，是自然界一類(lèi)廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬黃酮類(lèi)化合物，它在自然界中分布廣

2、泛，主要存在于植物的果實(shí)、種子、花和外皮中。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，植物色彩是類(lèi)黃酮和類(lèi)胡蘿卜素等色素在植物組織中積累的結(jié)果，其中類(lèi)黃酮色素是很多果樹(shù)和欣賞植物中的主要色素類(lèi)型。對(duì)植物本身而言，色素除了表現(xiàn)出各種顏色吸引傳粉和傳種生物，還與對(duì)紫外線、低溫和病蟲(chóng)害的抗逆性形成有關(guān)?；ㄇ嗨刈鳛橐环N天然食用色素，平安、無(wú)毒、資源豐富，具有多種生物學(xué)作用，如抗氧化、抗突變、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生等多種生理功能，而且在食品、美容、醫(yī)藥等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。紅肉蘋(píng)果，原產(chǎn)我國(guó)-，葉、花、果和種子均呈紅色，富含花青素，有關(guān)其著色分子機(jī)制已有較多報(bào)道，本文對(duì)紅肉蘋(píng)果紅葉性狀的遺傳及紅葉基因?qū)?/p>

3、抗逆性形成有關(guān)基因的影響做了初步研究，以期為該資源的合理利用提供依據(jù)。1材料與方法1.1材料本文所用試材均取自遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，2006年5月上旬以長(zhǎng)富2號(hào)為母本，-紅肉蘋(píng)果、舞美、金沙乙拉木、光芒、B9、B118為父本，在花大蕾期去雄套袋雜交，10月中旬采雜交果，12月上旬取種、中旬進(jìn)行層積處理，2007年3月中旬在塑料拱棚內(nèi)采用營(yíng)養(yǎng)缽播種。1.2方法紅葉實(shí)生苗鑒定采用目測(cè)法，于苗木長(zhǎng)出7-10片真葉時(shí)進(jìn)行。光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率用L-6400光合儀測(cè)定，紅葉、綠葉實(shí)生苗各取樣5株，重復(fù)3次。自然干旱、PEG、氯化鈉等所有處理均在塑料拱棚內(nèi)進(jìn)行，每處理紅葉、綠葉實(shí)生苗各15株以上，

4、重復(fù)3次。自然干旱處理10d、PEG6000處理3d、300mM氯化鈉連續(xù)處理三次7d后，轉(zhuǎn)為正常管理，14d后分別調(diào)查紅葉、綠葉實(shí)生苗存活率。根系調(diào)查在苗高長(zhǎng)至20cm后進(jìn)行，用清水將苗根系土壤洗凈，調(diào)查側(cè)根數(shù)量。2結(jié)果2.1紅葉基因的遺傳趨勢(shì)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)富2號(hào)x-紅肉蘋(píng)果等6個(gè)雜交組合的雜種實(shí)生苗調(diào)查(表1)，結(jié)果說(shuō)明，蘋(píng)果葉片紅色性狀對(duì)非紅色性狀表現(xiàn)為顯性，但具有紅色性狀的實(shí)生苗數(shù)量明顯少于非紅色性狀實(shí)生苗數(shù)量，偏離孟德?tīng)杽e離規(guī)律，組合間差異明顯，紅葉實(shí)生苗比例平均為23%-44%，長(zhǎng)富2號(hào)x舞美最高，其次為長(zhǎng)富2號(hào)x金沙乙拉木、-紅肉蘋(píng)果、B9、B118和光芒。另外，播種時(shí)發(fā)現(xiàn)，具有紅肉蘋(píng)

5、果紅色基因的各組合在4層積過(guò)程中根本不發(fā)芽，而不具有紅葉基因的各組合在層積過(guò)程中發(fā)芽率可達(dá)50%以上。由此推斷紅肉蘋(píng)果紅色基因可能參與抑制種子的萌發(fā)或?qū)嵣绲陌l(fā)育。表1紅葉性狀在雜種后代中的別離情況Table1Thesegregationdataoftheredleaftraitofthetest-crosses 雜交組合 test-crosses 紅葉實(shí)生苗數(shù)(株) Number of red leaf seedlings 非紅葉實(shí)生苗數(shù)(株) Number of non-red leaf seedlings 紅葉比例 Ratio of red leaf seedlings(%) 長(zhǎng)富2號(hào)x

6、紅肉蘋(píng)果 Naganofuji 2xHongroupingguo 102 144 41.5 長(zhǎng)富2號(hào)x舞美 Naganofuji 2xMaypole 89 114 43.8 長(zhǎng)富2號(hào)x金沙乙拉木 Naganofuji 2xJinshayilamu 581 815 41.6 長(zhǎng)富2號(hào)xB9 Naganofuji 2xB9 29 58 33.3 長(zhǎng)富2號(hào)xB118 Naganofuji 2xB118 84 226 27.7 長(zhǎng)富2號(hào)x光芒 Naganofuji 2xRadiant 90 305 22.8 2.2紅葉基因?qū)θ~片耐旱性的影響圖1蘋(píng)果紅葉基因?qū)θ~片光合效率及水份蒸騰的影響Fig.1Eff

7、ectofredleafgeneontheleafphotosyntheticparametersinappleseedlings(ErrorbarsshowsSD)圖2說(shuō)明，長(zhǎng)富2號(hào)x金沙乙拉木雜種實(shí)生苗自然干旱處理，紅葉雜種群體與綠葉雜種群體間耐旱性差異較明顯，干旱處理10d后再給以適量的水，紅葉雜種群體實(shí)生苗的存活率比綠葉雜種群體降低了37.6%，且生長(zhǎng)發(fā)育受到了明顯的抑制。聚乙二醇PEG模擬干旱處理，其結(jié)果與自然干旱處理結(jié)果一致圖3，隨著PEG處理濃度的提高，雜種實(shí)生苗的存活率均明顯降低，紅葉雜種群體尤其明顯，當(dāng)PEG濃度達(dá)15%時(shí)，紅葉雜種群體實(shí)生苗的存活率僅為綠葉雜種群體的50%，

8、這也進(jìn)一步說(shuō)明，紅葉基因參與了水份的調(diào)節(jié)作用。2.3紅葉基因?qū)β然c處理的生理響應(yīng)圖4說(shuō)明，長(zhǎng)富2號(hào)x金沙乙拉木雜種實(shí)生苗經(jīng)300mM氯化鈉(NaCl)處理后，具有紅葉性狀的雜種實(shí)生苗耐鹽性明顯低于綠葉性狀的實(shí)生苗，經(jīng)300mMNaCl處理3次后，紅葉性狀的實(shí)生苗存活率僅為綠葉性狀的25%，且生長(zhǎng)發(fā)育亦受到明顯抑制。說(shuō)明紅葉基因?qū)δ望}基因的表達(dá)具有一定的抑制作用。2.4紅葉基因?qū)Ω瞪L(zhǎng)發(fā)育的影響通過(guò)對(duì)長(zhǎng)富2號(hào)x金沙乙拉木雜種實(shí)生苗根系調(diào)查發(fā)現(xiàn)(圖5)，紅葉基因?qū)Ω抵鞲筛纳L(zhǎng)具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，明顯抑制側(cè)根的發(fā)生和生長(zhǎng)，改變了根系生長(zhǎng)極性，具有紅葉性狀的雜種實(shí)生苗側(cè)根數(shù)比綠葉性狀的實(shí)生苗平

9、均減少了56.4%。植物的生長(zhǎng)極性，目前普遍認(rèn)為與生長(zhǎng)素相關(guān)，此結(jié)果說(shuō)明，紅肉蘋(píng)果的紅色基因參與了植物激素的調(diào)控作用。3討論眾多實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，紅色蘋(píng)果品種果皮表色基因型大多表現(xiàn)為雜合性,紅色(有花青苷)對(duì)非紅色(不形成花青苷)表現(xiàn)為顯性，但受到一些修飾基因的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，紅葉對(duì)非紅葉亦表現(xiàn)為顯性，但紅葉性狀的實(shí)生苗數(shù)量明顯少于非紅葉性狀實(shí)生苗數(shù)量，偏離孟德?tīng)杽e離規(guī)律，說(shuō)明紅色基因的表達(dá)對(duì)種子的萌發(fā)具有負(fù)調(diào)控作用或紅色基因與種子萌發(fā)相關(guān)基因緊密連鎖。據(jù)BistraAtanassova1等報(bào)道，西紅柿花青素合成缺失突變體anthocyaninlessofHoffmann(ah),anthocy

10、aninwithout(aw)和babyleasyndrome(bls)較野生型其種子萌發(fā)率高且萌發(fā)快；較高濃度的多酚混合物對(duì)高粱、蕓苔及茄屬、莧屬、藜屬植物種子萌發(fā)均有較強(qiáng)的抑制作用。另?yè)?jù)本實(shí)驗(yàn)的調(diào)查結(jié)果，在4層積過(guò)程中紅葉雜交組合的種子根本不發(fā)芽，而不具有紅葉基因的各組合在層積過(guò)程中發(fā)芽率可達(dá)50%以上，由此推斷紅肉蘋(píng)果紅色基因可能通過(guò)多酚物質(zhì)的過(guò)量積累而抑制了種子的萌發(fā)或幼苗的發(fā)育，尚需要進(jìn)一步證實(shí)?，F(xiàn)有證據(jù)說(shuō)明，花色素苷的形成有利于提高植物的抗旱、抗氧化、抗菌能力。復(fù)蘇植物在脫水期間比水分充足時(shí)期多積累3-4倍的花色苷，耐脫水能力明顯增強(qiáng)；熱帶落葉樹(shù)種Brachystegia在雨季之前

11、的2個(gè)月長(zhǎng)出富含花色苷的春季紅葉，這種葉子的氣孔導(dǎo)度比雨季的綠色葉子更低，降低了水分蒸騰，并且這種葉片更抗真菌。近來(lái)在一些有關(guān)花色苷抗氧化能力的研究中，Grace等注意到，在十大功績(jī)屬植物中，抗氧化酶如SOD含量的輕微上升與下降都與光誘導(dǎo)花色素苷的產(chǎn)生有聯(lián)系；Tsuda等研究脂質(zhì)體、微粒體和膜系統(tǒng)的結(jié)果說(shuō)明，所有膜系統(tǒng)中經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的花色素苷均能去除自由基，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化。本研究發(fā)現(xiàn)，在以金沙乙拉為親本的雜種后代中，紅葉群體較綠葉群體實(shí)生苗的抗旱性、抗鹽性、抗病性明顯下降，此結(jié)果與Arvhetti結(jié)論相似，這可能與金沙乙木的自身抗旱性、抗病性較差有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)對(duì)其氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的測(cè)定結(jié)果也進(jìn)一

12、步證實(shí)了這一點(diǎn)。生長(zhǎng)素是人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)植物激素，它參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育和生理反響的許多過(guò)程，如增加側(cè)根的數(shù)量，誘導(dǎo)不定根的形成、植物的頂端優(yōu)勢(shì)以及向性反響等。生長(zhǎng)素主要在植物的頂端分生組織合成，然后運(yùn)輸至植物體的其它部位。類(lèi)黃酮是植物的重要次生代謝物質(zhì)，花青素是其主要成份之一?，F(xiàn)有眾多實(shí)驗(yàn)證明，類(lèi)黃酮主要抑制生長(zhǎng)素在植物的莖尖和根尖組織的運(yùn)輸，抑制植株的生長(zhǎng)，促進(jìn)側(cè)根的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn)，在以金沙乙拉為親本的雜種后代中，紅葉群體較綠葉群體實(shí)生苗的側(cè)根數(shù)量明顯減少，主根伸長(zhǎng)快，向地性增強(qiáng)，主要與兩群體間花青素含量不同有關(guān)，紅葉群體植株頂端組織花青素含量高，抑制了生長(zhǎng)素向根部的運(yùn)輸，降低了根部生長(zhǎng)

13、素的積累，減少了側(cè)根的數(shù)量。參考文獻(xiàn)1 WINKELS B. Biosynthesis of flavonoids and effects of stress. Curr. Opin. Plant Biol. 2002, 5: 218-223.2 GALLUS S, TALAMINI R, GIACOSA A, MONTELLA M, RAMAZZOTTI V, FRANCESCHI S, NEGRI E, LA VECCHIA C. Does an apple a day keep the oncologistaway? Ann Oncol, 2005, 16: 1841-1844.3 LI

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