EOD-FR对南瓜幼苗下胚轴伸长生长的调控机理研究

植物光形态调控是植物生长发育一个非常重要的基础研究领域,在植物育种、植物生产以及食品产业等多个领域中有重大应用前景。前期研究表明,暗前远红光(EOD-FNaporafenib molecular weightR,End of Day Far red Light)可以调控植物下胚轴的伸长生长,且不存在喷洒激素对环境和植物带来的负面效应,但调控机理和机制还不是完全清楚。本研究采用EOD-FR处理的方法探究调控幼苗下胚轴伸长生长的机理,从处理的时间、剂量、激素含量等指标并结合转录组测序(RNA-seq)探究EOD-FR处理影响下胚轴伸长生长的机制。研究分两步走,第一步以两种砧木南瓜(金砧木、日本雪松)和一种非砧木南瓜(蜜本南瓜)为试验材料,通过分析0、1、2、4、6、8mmol/m~2·d剂量的EOD-FR对南瓜下胚轴生长、形态发育、叶绿素和内源激素含量的影响来研究EOD-FR调控南瓜形态的差异性,并筛选出最佳的EOD-FR处理剂量。第二步采用南瓜砧木品种‘金砧木’和前期筛选的最佳日处理剂量5 mmol/m~2·d,设置外源赤霉素(GA)、油菜素内酯(BR)以及GA合成抑制剂(PAC)、BR合成抑制剂(BRZ)搭配EOD-FR组成18个处理,观察南瓜下胚轴伸长生长和内源GA、BR含量的变化,并结合RNA-seq技术,检测GA和BR相关基因prebiotic chemistry的变化,通过实时定量PCR(qTorin 1化学结构 RT-PCR)验证所选基因的表达,探究EOD-FR和外源GA、BR处理对南瓜下胚轴伸长生长的调控机理及相互作用关系,为光形态调控植物下胚轴生长提供技术和理论参考。研究主要结果如下:1.三种南瓜幼苗的下胚轴长度随着远红光剂量的增大而增加,其中‘金砧木’和‘日本雪松’幼苗下胚轴长度在EOD-FR剂量为0-4 mol/m~2·d时迅速增加,之后下胚轴长度增加趋势逐渐变缓,下胚轴长度在EOD-FR剂量为4 mol/m~2·d时与无EOD-FR处理的对照比较分别提高了70.4%、57.1%;而‘蜜本南瓜’幼苗的下胚轴长度在EOD-FR剂量为0-2 mol/m~2·d时迅速增加,之后增加趋势逐渐变缓,与无EOD-FR处理的对照比较提高了21.3%;不同EOD-FR处理幼苗形态差异较大,但干物质量差异不显著;EOD-FR处理能显著提高南瓜下胚轴内源生长素(IAA)、油菜素内酯(BR)、赤霉素(GA)以及玉米素(ZT)的含量。2.EOD-FR可以显著提高内源GA和BR合成与信号转导基因的表达量,BRZ和PAC则会抑制GA和BR合成与信号转导基因的表达;在EOD-FR处理下,同时添加GA和BR的处理组,其下胚轴长度要显著高于添加BR或GA处理组的下胚轴长度,而且PAC和BRZ对下胚轴的抑制也具有叠加效应;BR可以缓解28.9%的PAC对下胚轴的抑制作用,GA也缓解了30.8%的BRZ对下胚轴的抑制作用,而且BRZ显著降低下胚轴内6.7%的GA含量,抑制GA的合成和信号转导相关基因的表达,PAC显著降低了下胚轴内20.9%的BR含量,也抑制了BR合成和信号转导相关基因的表达。综上所述,添加适宜剂量的EOD-FR可有效的调整幼苗的下胚轴伸长生长,而且不会影响幼苗的健壮程度,其调控机理是EOD-FR处理通过提高GA、BR相关基因表达进而增加内源激素的含量来调控下胚轴伸长生长。