葡萄成花途徑及不同節(jié)位花芽發(fā)育進(jìn)程“漸趨同步”的研究.pdf

1、葡萄（Vitis）是世界性水果，也是我國重要經(jīng)濟(jì)果樹之一。具有易成花，花芽早熟性和高節(jié)位分化特點(diǎn)。很多葡萄品種的一年生枝蔓從基部節(jié)位到頂端節(jié)位上的冬芽都可以進(jìn)行花芽分化，并在翌年開花結(jié)果。盡管不同節(jié)位芽的發(fā)育時間長短存在明顯差異，但其萌發(fā)以及花序抽生與開花的時間差異不大，這說明了葡萄枝蔓從基部到頂端不同節(jié)位花芽分化進(jìn)程快慢不同，而最終出現(xiàn)“漸趨同步”的現(xiàn)象。目前，有關(guān)葡萄不同節(jié)位花芽分化進(jìn)程快慢不同現(xiàn)象機(jī)理尚未見研究報(bào)道。為此，本研究以

2、易高節(jié)位花芽分化的歐美雜交種‘藤稔’葡萄為試材，通過對有關(guān)現(xiàn)象的進(jìn)一步觀察以及花發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)的變化趨勢的分析，初步揭示葡萄同一枝蔓上不同節(jié)位花茅發(fā)育進(jìn)程快慢的規(guī)律以及“漸趨同步”的發(fā)育階段，并對葡萄成花途徑進(jìn)行了驗(yàn)證，主要研究結(jié)果如下:
　　1.為觀察葡萄同一枝蔓上不同節(jié)位冬芽（混合芽）發(fā)育進(jìn)程，通過短截和抹芽處理，對南京地區(qū)‘藤稔’(‘Fujiminori’)葡萄不同節(jié)位冬芽生長發(fā)育情況進(jìn)行了觀測與調(diào)查，對其發(fā)育的時期進(jìn)行了

3、歸納:處理與對照不同節(jié)位芽都能成花，同一枝蔓上基部第一個芽從4月下旬或5月初開始出現(xiàn)，頂部最后一個芽的形成時間是九月中旬左右。從同一枝蔓上不同節(jié)位芽發(fā)育的時間長短來看，基部第一個出現(xiàn)的芽生長發(fā)育所經(jīng)歷的時間比頂端最后一個出現(xiàn)的芽多5個月左右。雖然‘藤稔’葡萄不同節(jié)位上的茅生長發(fā)育時間相差很大，但是翌年都能發(fā)育成花器官，且花期基本一致，存在不同節(jié)位花芽發(fā)育進(jìn)程“漸趨同步”現(xiàn)象。
　　2.根據(jù)Genbank上葡萄基因序列信息，設(shè)計(jì)與花

4、發(fā)育相關(guān)VvAG、VvAP1、VvAP3、VvFT、VvFLC、VvSOC1以及VvFUL等7個基因特異引物。應(yīng)用PCR技術(shù)從‘藤稔’葡萄中獲得各基因ORF區(qū)片段并進(jìn)行克隆、轉(zhuǎn)化，經(jīng)PCR驗(yàn)證后測序。推導(dǎo)出這7個基因編碼的氨基酸序列與已知的桃樹等其他6個樹種的同源基因進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。分析結(jié)果表明，‘藤稔’葡萄的7個與花發(fā)育相關(guān)基因與木本樹種同源關(guān)系近于擬南芥，且分別與不同樹種的同源基因表現(xiàn)出較高的相似性，在進(jìn)化上具有

5、一定的隨機(jī)性。
　　3.為了了解葡萄成花途徑，以擬南芥成花途徑相關(guān)基因序列為探針，對葡萄EST數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同源檢索篩選，獲得相應(yīng)的同源EST序列，并以葡萄不同發(fā)育時期的不同器官cDNA為模板，通過半定量RT-PCR反應(yīng)研究了葡萄成花途徑中相關(guān)基因的存在與表達(dá)情況，對葡萄成花途徑進(jìn)行歸納。研究發(fā)現(xiàn)，參與擬南芥成花途徑的大部分基因也都存在于葡萄中。不同基因在不同器官、不同發(fā)育時期的時空表達(dá)存在強(qiáng)弱差異。
　　4.為探究葡萄同一枝蔓

6、上不同節(jié)位花芽發(fā)育進(jìn)程“漸趨同步”的分子機(jī)理，以‘藤稔’葡萄為試材，采用實(shí)時熒光定量PCR技術(shù)對不同節(jié)位8個與花發(fā)育相關(guān)基因在全年的時空表達(dá)研究發(fā)現(xiàn):冬季休眠期芽仍具有較強(qiáng)的生理活動。不同基因在各節(jié)位花芽發(fā)育中表達(dá)水平存在一定差異:VvFT基因在休眠期前低水平表達(dá)，萌芽前后達(dá)到高峰;VvSOC1存在兩個表達(dá)高峰，隨節(jié)位升高兩個表達(dá)高峰時間差在減少;與花器官發(fā)育相關(guān)的VvAP1、VvAP2、VvAP3、VvFUL和VvAG基因表達(dá)趨勢不同

7、。VvAP1和VvAP3存在兩個明顯的表達(dá)高峰，VvAP2、VvFUL、VvAG只存在一個表達(dá)高峰;VvFLC一直保持著較高的表達(dá)水平，隨著芽的形成其表達(dá)量逐漸增再降低，表達(dá)高峰集中在9月-10月。不同節(jié)位上花芽的基因高水平表達(dá)持續(xù)時間也有所不同，上部的芽進(jìn)入休眠前發(fā)育時間短，但休眠期處于活躍分化狀態(tài)時間長。中低節(jié)位芽在休眠期也有相對中部芽較高或相近的基因表達(dá)水平。不同節(jié)位基因表達(dá)高峰期也存在先后差異，大多數(shù)花芽基因表達(dá)高峰期早的，其基

8、因相對表達(dá)降低的速率也越快，這說明雖然下部和上部節(jié)位花芽的高峰期較晚，但在高峰期之后還能繼續(xù)分化，分化效率高，最終不同節(jié)位的芽發(fā)育進(jìn)程漸趨一致，花期相近。上述研究表明，休眠期是葡萄同一枝蔓上不同節(jié)位芽生長發(fā)育進(jìn)程“漸趨同步”發(fā)生的關(guān)鍵時期。
　　5.為更系統(tǒng)的揭示葡萄休眠期同一枝蔓不同部位芽發(fā)育“漸趨同步”發(fā)生的生物網(wǎng)絡(luò)信息，對‘藤稔’葡萄休眠期同一枝蔓的不同部位芽的RNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序和數(shù)據(jù)分析，轉(zhuǎn)錄組測序在底部、中部和頂部的花

9、芽中分別得到28161327、28808716和27941132條Clean Reads;頂部、中部和底部芽的兩兩比較發(fā)現(xiàn)，頂部與基部芽之間的差異表達(dá)基因數(shù)(2639)＞中部與底部芽(1564)＞頂部與中部芽(398)，且頂部芽中上調(diào)表達(dá)基因數(shù)＞中部芽＞底部芽。GO分析將差異表達(dá)基因歸于23個生物學(xué)過程、11個細(xì)胞組分和11個分子功能，主要涉及細(xì)胞過程、代謝過程、刺激反應(yīng)、生物調(diào)節(jié)、定位、定位建成、細(xì)胞、細(xì)胞組分、細(xì)胞器、細(xì)胞器部分和高