甘蔗节间伸长过程赤霉素生物合成关键基因的表达及相关植物激素动态变化

以甘蔗(Saccharum officinarum)优良品种桂糖42号(GT42)为研究材料, 分别于未伸长期(9-10叶龄以前) (Ls1)、伸长初期(12-13叶龄) (Ls2)和伸长盛期(15-16叶龄) (Ls3)取甘蔗第2片真叶(自顶部起)对应的节间组织, 测定其赤霉素(GA)、生长素(IAA)、油菜素甾醇(BR)、细胞分裂素(CTK)、乙烯(ETH)和脱落酸(ABA)的含量, 并通过实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析赤霉素合成途径关键基因GA₂₀氧化酶基因(GA20-Oxidase1)、赤霉素受体基因(GID1)和DELLA蛋白编码基因(GAI)的差异表达。结果表明, 在甘蔗伸长期间, GA和IAA含量呈现上升趋势, CTK和ABA含量呈下降趋势, ETH含量先上升后下降, BR含量则变化不明显; GA20-Oxidase1和GID1的表达呈上升趋势, 而GAI的表达则呈下降趋势, 这与相关植物激素的变化基本一致。综上, 甘蔗节间伸长过程主要与GA和IAA相关, 其次为CTK和ABA, 而ETH受到IAA的调控影响节间伸长; 植物激素间通过相互作用调控GA20-Oxidase1、GID1和GAI的表达, 影响GA含量和GA的信号转导过程, 进而影响甘蔗节间的伸长。该研究揭示了甘蔗节间伸长过程中赤霉素生物合成途径和信号转导关键基因的差异表达及植物激素含量的动态变化规律。     

基于RNA-Seq的甘蔗主茎和分蘖茎转录组建立及初步分析

本研究以甘蔗与斑割复合体杂交F1代中1个株系在主茎和分蘖茎的节间长度存在明显差异的植株为实验材料,利用RNA-seq测序技术对甘蔗主茎(节间短)和分蘖茎(节间长)叶片样品RNAs进行了转录组测序并进行从头组装分析。结果表明,共获得测序数据量11.16Gb,其中甘蔗主茎(BG-stalk)为5.67Gb,分蘖茎(BG-tiller)为5.49Gb。去冗余后,denovo组装得到69204条Unigene,并对这些Unigene进行七大功能数据库(NR,NT,GO,COG,KEGG,Swissprot和Interpro)注释,结果发现,有83.73%(57942条)的Unigene得到注释,16.27%(11262条)的Unigene未被注释。所有的Unigene共有9156个SSR(simple sequence repeat)位点,其中三核苷酸重复最多、四核苷酸重复最少,且CCG/CGG出现的频率最高。差异表达基因分析显示,分蘖茎(BG-tiller)样品表达的上调基因有1842个,下调基因的有2663个。进一步对这些差异表达基因进行GO和Pathway功能分类分析,分别获得57个功能小组和19条生物通路。本研究对甘蔗主茎和分蘖茎叶片转录组信息进行初步分析,获得了分蘖茎表达上调和下调的差异基因,为后面进一步分析调控甘蔗节间长短差异的基因及挖掘甘蔗分蘖生育调控相关基因提供数据参考。     

甘蔗节间伸长过程赤霉素生物合成关键基因的表达及相关植物激素动态变化

以甘蔗(Saccharum officinarum)优良品种桂糖42号(GT42)为研究材料, 分别于未伸长期(9-10叶龄以前) (Ls1)、伸长初期(12-13叶龄) (Ls2)和伸长盛期(15-16叶龄) (Ls3)取甘蔗第2片真叶(自顶部起)对应的节间组织, 测定其赤霉素(GA)、生长素(IAA)、油菜素甾醇(BR)、细胞分裂素(CTK)、乙烯(ETH)和脱落酸(ABA)的含量, 并通过实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析赤霉素合成途径关键基因GA₂₀氧化酶基因(GA20-Oxidase1)、赤霉素受体基因(GID1)和DELLA蛋白编码基因(GAI)的差异表达。结果表明, 在甘蔗伸长期间, GA和IAA含量呈现上升趋势, CTK和ABA含量呈下降趋势, ETH含量先上升后下降, BR含量则变化不明显; GA20-Oxidase1和GID1的表达呈上升趋势, 而GAI的表达则呈下降趋势, 这与相关植物激素的变化基本一致。综上, 甘蔗节间伸长过程主要与GA和IAA相关, 其次为CTK和ABA, 而ETH受到IAA的调控影响节间伸长; 植物激素间通过相互作用调控GA20-Oxidase1、GID1和GAI的表达, 影响GA含量和GA的信号转导过程, 进而影响甘蔗节间的伸长。该研究揭示了甘蔗节间伸长过程中赤霉素生物合成途径和信号转导关键基因的差异表达及植物激素含量的动态变化规律。     

甘蔗试管苗光合自养生根技术研究

为了简化甘蔗组织培养流程,降低生产成本,该文以甘蔗品种GT44和B9无根试管苗为材料,先经叶片喷施植物生长调节剂处理,然后炼苗24 h,接着把处理后的试验苗移植于沙土混合栽培基质中,研究其在日光温室条件下完成不定根的形成和生长过程; 同时比较了无根试管苗和有根试管苗的移栽存活率和生长情况。试管苗生根率调查时间为试管苗移植后第3天开始至第10天结束,成活率的调查时间为试管苗移植后的第30天。结果表明:经吲哚丁酸(IBA)和ABT2号生根粉处理的无根试管苗的移栽成活率分别为96.3%和97.7%,接近传统生根试管苗的移栽成活率,且其单株试管苗生根成本为传统生根方法的1/28。甘蔗品种GT44和B9试管苗首次出现可见根的时间均发生在试管苗移栽后的第4天。试管苗根的再生可以在有菌的沙土基质栽培和日光温室条件下完成,而不需要在无菌的MS生根培养基和培养室中进行生根; 基因型和试管苗素质是影响甘蔗试管苗光合自养生根的关键因素; 甘蔗试管苗光合自养生根技术比传统试管苗培养基生根技术拥有更多优势,且操作简单、程序简化、生根率和成活率高、省工、节省能源和生产成本、效率高,替代传统的试管苗生根技术,应用于商业化生产。     

甘蔗脱毒健康种苗原苗主茎重复扦插快繁技术

为了解决目前甘蔗健康种苗生产成本高、生产周期过长、繁育速度慢等问题,该文以桂糖08-120脱毒健康种苗原苗为材料,在甘蔗健康种苗原苗发生分蘖后,剪下原苗主茎进行2次重复扦插移栽技术研究。结果表明:甘蔗健康种苗原苗主茎全埋种植成活率48.20%,主茎斜插种植成活率95.10%;健康种苗原苗、主茎第一次扦插移栽和主茎第二次扦插移栽的移栽成活率分别为97.67%、96.33%和96.00%,分蘖数分别为15条、14条和13条,株高分别为157.67、127.00和123.84 cm,茎径分别为25.52、25.31和25.23 mm,有效茎数分别为87 245、97 465和93 960条·hm~(-2),产量分别为49 294.5、52 126.00和49 948.50 kg·hm~(-2);主茎第一次扦插移栽和主茎第二次扦插移栽的株高低于原苗种植,但分蘖数、茎径、有效茎数和产量与原苗种植差异不显著,健康种苗原苗主茎扦插移栽与健康种苗原苗移栽的甘蔗产量效应相差不大;原苗主茎重复扦插快繁成本约为一株0.47元,显著低于原苗常规繁种成本。该研究结果为甘蔗健康种苗降低成本和加快繁育速度提供了技术支撑。