苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的機(jī)理研究.pdf

1、菊花(Chrysanthemum morifolium)是我國十大傳統(tǒng)名花和世界四大切花，在花卉生產(chǎn)中占有十分重要的地位。菊花喜冷涼氣候，其生長發(fā)育最適溫度為15-25℃，當(dāng)環(huán)境溫度超過32℃時其生長就會受到一定的抑制，如減慢花序生長速度、延緩開花等，而40℃以上的高溫則明顯造成畸形花和盲花。因此，夏季高溫一直是影響菊花正常生長發(fā)育的一個不利因子。切花菊是菊花栽培的重要類型，根據(jù)花序大小可分為切花大菊和切花小菊，其中‘優(yōu)香’目前是市場上

2、主栽的切花大菊品種之一，其自然花期主要集中7月，夏季高溫經(jīng)常會對其花蕾發(fā)育和開花造成不同程度的負(fù)面影響。本研究中，通過對‘優(yōu)香’幼苗進(jìn)行45℃高溫2h的熱激預(yù)處理，從生理、表觀遺傳調(diào)控以及蛋白質(zhì)組學(xué)方面研究成年植株耐熱性，結(jié)果顯示，苗期的熱激預(yù)處理能顯著提高成年植株的耐熱性。其主要結(jié)果如下:
　　1.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的生理機(jī)理研究
　　以苗期切花菊‘優(yōu)香’為材料，置于培養(yǎng)箱進(jìn)行45℃高溫處理，然后進(jìn)行2

3、4h室溫恢復(fù)，分別測定相關(guān)生理指標(biāo)，以期探討2h熱處理對切花菊生理生化的影響。結(jié)果表明:苗期熱激預(yù)處理使得幼苗葉片生理指標(biāo)以及光合指標(biāo)、葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)發(fā)生變化，2h的熱激預(yù)處理使得幼苗SOD活性、丙二醛含量以及脯氨酸含量都顯著上升，而可溶性蛋白含量、含水量、PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm和光合指標(biāo)凈光合速率Pn顯著降低;而經(jīng)過24h室溫恢復(fù)，再次測定處理組與對照組葉片中的各項(xiàng)生理指標(biāo)，結(jié)果表示只有可溶性蛋白含量具有顯著性差異。結(jié)果

4、說明2h的45℃熱激預(yù)處理達(dá)到了熱鍛煉的效果，而經(jīng)過室溫恢復(fù)后，確認(rèn)此處理并沒有對幼苗造成損傷。將對照組與處理組切花菊幼苗定植后進(jìn)行常規(guī)管理，通過測定處理對切花菊現(xiàn)蕾時間、瓶插試驗(yàn)結(jié)果、盛花期形態(tài)指標(biāo)以及花期高溫脅迫后葉片的生理生化指標(biāo)的影響，進(jìn)一步探討苗期的熱鍛煉對切花菊開花期間生長發(fā)育的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過苗期熱激預(yù)處理的處理組現(xiàn)蕾時間延遲;瓶插后部分表現(xiàn)優(yōu)于對照組，測得處理組的葉片中的可溶性糖含量、SOD活性和含水量都顯著高于對照

5、組，處理組花瓣中的可溶性糖含量、脯氨酸含量顯著高于對照組，丙二醛顯著低于對照組，且電鏡透射觀察結(jié)果表示，處理組的衰老降解等進(jìn)程慢于對照組;在盛花期50℃高溫脅迫2h后測得處理組葉片的凈光合速率、葉綠素含量、可溶性糖含量、SOD含量、脯氨酸含量和PSⅡ最大光化學(xué)效率顯著大于對照組，而丙二醛含量正好相反，經(jīng)過24h的常溫恢復(fù)，處理組葉片的可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量保持顯著大于對照組的水平。結(jié)果表明，苗期熱激的預(yù)處理對植株在盛花期遭遇高溫脅

6、迫時提高其自身的耐熱性具有明顯促進(jìn)作用。
　　2.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的蛋白質(zhì)組學(xué)研究
　　以幼苗熱激預(yù)處理后與盛花期脅迫后處理組與對照組的葉片組織為材料基于蛋白質(zhì)的同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)（isobaric tags for relative and absolutequantitation，iTRAQ）開展蛋白質(zhì)組學(xué)研究，以期獲得某些由于熱激預(yù)處理對切花菊幼苗，以及盛花期耐熱性等產(chǎn)生影響的關(guān)鍵蛋白，

7、因此，我們特定識別可能的功能差異表達(dá)蛋白質(zhì)。結(jié)果表示:苗期熱激預(yù)處理導(dǎo)致21個蛋白發(fā)生顯著變化，15個蛋白上調(diào)，蛋白豐度變化值為1.31～2.39，部分是與脅迫相關(guān)的蛋白，如泛素蛋白、Rubisco活化酶和S-腺苷甲硫氨酸合成酶，6個蛋白下調(diào)，蛋白豐度變化值為0.46～0.74，其中也有與脅迫相關(guān)的蛋白如ATP合酶;而在盛花期高溫脅迫后我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱激預(yù)處理的切花菊葉片相對于對照有14個蛋白表現(xiàn)出顯著差異，這些蛋白全部上調(diào)，蛋白豐度變化

8、值為1.35～2.22，有些蛋白與植物抗性相關(guān)，如谷氨酰胺合成酶、核酮糖羧化酶和過氧化氫酶等。結(jié)果表明:苗期熱激預(yù)處理使得一些耐熱性相關(guān)蛋白在遇到高溫脅迫后其表達(dá)水平明顯提高，這可能與苗期熱激預(yù)處理提高切花菊耐熱性有關(guān)。
　　3.苗期熱激預(yù)處理提高切花菊‘優(yōu)香’耐熱性的表現(xiàn)遺傳學(xué)研究
　　以幼苗熱激預(yù)處理后與盛花期脅迫后處理組與對照組的葉片組織為材料，進(jìn)行甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(methylation se