基于转录组学解析独脚金内酯类似物GR24对切花月季保鲜的影响
月季(Rosa hybrida)作为世界四大切花之一,具有极高的观赏价值和经济价值,发展前景广阔。我国作为全球最大的月季切花生产国,因采后处理技术滞后,综合损失率高达 20%-40%,且采后保鲜技术不足导致的损失是全球花卉产业的共性问题。因此,延长切花采后保鲜期是一个亟待解决的关键问题。植物激素通过调控生理代谢、延缓衰老和增强抗逆性来延长瓶插寿命,在切花采后保鲜中扮演关键角色。不同激素的作用机制和应用方式差异显著。独脚金内酯(Strigolactones,SLs)作为一种新型植物激素,在延长果蔬保鲜期方面具有重要作用,但在切花保鲜中的作用尚不明确。本研究...
月季(Rosa hybrida)作为世界四大切花之一,具有极高的观赏价值和经济价值,发展前景广阔。我国作为全球最大的月季切花生产国,因采后处理技术滞后,综合损失率高达 20%-40%,且采后保鲜技术不足导致的损失是全球花卉产业的共性问题。因此,延长切花采后保鲜期是一个亟待解决的关键问题。植物激素通过调控生理代谢、延缓衰老和增强抗逆性来延长瓶插寿命,在切花采后保鲜中扮演关键角色。不同激素的作用机制和应用方式差异显著。独脚金内酯(Strigolactones,SLs)作为一种新型植物激素,在延长果蔬保鲜期方面具有重要作用,但在切花保鲜中的作用尚不明确。本研究通过表型及生理生化分析手段明确了独脚金内酯在切花月季保鲜中的应用价值及最佳施用浓度,并在此基础上通过转录组学测序手段研究了外源施用独脚金内酯类似物(GR24)对内源分子调控网络的影响,进一步分离克隆月季独脚金内酯合成途径中的关键信号传导基因RhMAX2-like,初步探索了其生物学功能,旨在为切花保鲜提供新的候选基因及生物技术策略,为月季鲜切花产业可持续发展提供理论和技术参考。主要研究结果如下:  (1)外源施用 1 μM GR24 可显著延长切花月季瓶插寿命与观赏期。本研究以不同浓度GR24(0、0.5、1、1.5、2、2.5 μM)处理切花月季‘卡罗拉’。结果显示,1 μM GR24 处理延长了切花月季的瓶插寿命达 11 天,较 CK 增加了 57.14%;鲜重下降速率较 CK 减少了 12.24%,最大花径及开放稳定性提升,水分吸收能力增强,且有效的缓解了其变色和萎蔫。生理生化结果显示,1 μM GR24 处理能够显著降低相对电导率(10.10%)和丙二醛(40.58%)的含量,提升可溶性蛋白(0.84 mg/g FW)和可溶性糖(44.96 mg/g FW)含量。此外,1 μM GR24 处理提高了切花月季的过氧化氢酶(24.50 U/g FW min)和过氧化物酶(70.90 U/g FW min)的活性,降低了膜质过氧化物引起的细胞渗透,维持细胞膜的完整性,从而抑制切花月季的衰老,延长瓶插寿命和维持观赏品质。  (2)1 μM GR24 处理通过调控淀粉与蔗糖代谢、苯丙烷生物合成通路相关基因以延缓切花月季衰老。基于表型及生理生化结果,本研究将 0 d(CK 0)和5 d(CK 5)对照与 1 μM GR24 处理 5 d(SL 5)的切花月季样品进行了转录组测序。结果显示,CK 0 vs CK 5 比较获得了 8053 个差异表达基因(DEGs);CK 0 vs SL 5 比较获得了 7122 个 DEGs;CK 5 vs SL 5 比较获得了 1706 个 DEGs,三组比较共获得 567 个 DEGs。其中,GO 富集和 KEGG富集分析显示 CK 5 vs SL 5 比较获得的 DEGs 主要富集在细胞组分、酶活性、DNA 复制、淀粉与蔗糖代谢、苯丙烷生物合成和过氧化酶代谢通路。进一步通过 qRT-PCR 验证转录组数据的可靠性。过氧化物酶等差异基因上调,β-葡萄糖苷酶等差异基因下调,与转录组数据一致。综上,推测外源 1 μM GR24 通过激活/抑制切花月季 DNA 复制、淀粉与蔗糖代谢、苯丙烷生物合成和过氧化酶代谢通路上差异表达基因,进而延缓切花月季衰老。  (3)基于外源施加独脚金内酯类似物可有效延缓切花月季瓶插期的研究结果,克隆独脚金内酯信号转导途径的关键基因 RhMAX2-like(GenBank No. PQ097003),以期为培育耐保鲜月季品种提供基因理论支持。RhMAX2-like 基因全长2202 bp,编码 733个氨基酸;蛋白质相对分子质量 81.63 kDa,等电点 5.29。RhMAX2-like蛋白含有典型的F-box/LRR-repeat保守结构域,且预测与SLs信号转导通路中的D14等蛋白互作。RhMAX2-like基因在月季各组织中均有表达,其中根中的表达量最高。外源施加GR24抑制内源RhMAX2-like基因表达,表达量与GR24处理浓度呈负相关。为进一步了解该基因的冗余功能,探究了RhMAX2-like基因在月季在干旱和盐胁迫下的生物学功能。该基因在盐、旱胁迫下表达量上调。外源施加GR24可有效缓解干旱和盐胁迫对月季的表型损伤,且随处理时长延长,RhMAX2-like通过动态调节表达量来维持SLs内外源稳态,从而增强月季在盐和干旱胁迫抗性。综上,为SLs调控切花采后衰老与抗逆协同作用提供了理论依据。
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作者: 肖路臣
学科专业: 园林植物与观赏园艺
授予学位 硕士
学位授予单位: 甘肃农业大学
导师姓名: 解婷婷
学位年度 2025
语 种 chi
分类号 S682.12
机标分类号
在线出版日期: 2025年8月21日