苹果矮化中间砧对果实多酚及韧皮部基因转录表达的影响

目的:中国是苹果种植大国,矮化密植栽培是当前主流的苹果种植模式,可以提早成花,增加产量,改善果实品质,其砧木类型主要有两种:矮化中间砧和矮化自根砧。由于国外引进的矮化自根砧不耐寒,在我国北方寒冷地区,采用矮化中间砧是实现苹果矮化密植的主要途径。为更清晰的了解矮化中间砧对苹果果实多酚组分及含量的影响,揭示有关果树砧穗互作机制,研究苹果矮化中间砧对果实多酚和韧皮部基因转录表达的影响是十分有必要的。方法:本文以山荆子为基砧,‘CG24’、‘MD001’、‘SH3’、‘SH38’、‘Mac9’和‘CX5’为中间砧,嫁接‘华红’为试验材料,山荆子嫁接‘华红’为对照;在果实生长发育的7个时期,采用超高效液相色谱法及质谱联用技术测定多酚组分及selleck抑制剂含量、Folin-Ciocalteus法测定总酚含量,分析不同矮化中间砧对苹果果实总酚和多酚组分含量的影响。同时,基于转录组测序和mi RNA测序技术,采集嫁接矮化中间砧‘Mac9’组合(‘嘎啦’/‘Mac9’/山荆子)和未嫁接矮化中间砧组合(‘嘎啦’/山荆子)的韧皮部,研究矮化中间砧改造果树嫁接体生长发育、提早开花结果和提升果实品质等农艺性状的分子机制。主要研究结果如下:1.‘华红’果皮中总酚的含量远高于果肉,且均随着果实的发育逐渐降低。不同中间砧对果实总酚的影响不同的,在果实成熟期,‘华红’果皮总酚含量由高到低为SH38>CG24>SH3>CK>MD001>CX5>Mac9,果肉为MD001>SH38>CK>CX5>CG24>Mac9>SH3;Mac9组合和SH38组合显著提高‘华红’花青苷含量,可能会影响果实着色;SH38组合和MD001组合对果皮、果肉多酚组分和含量提升较多。2.嫁接矮化中间砧苹果的树高、接穗直径和冠幅显著低于乔化砧,中间砧引起矮化的原因可能是影响了与GA和IAA相关的基因(GH3.9、PIN1、CKI1、ARP1、GA2ox1和GA20ox1)的表达,中间砧还可以下调接穗中获悉更多的光合作用相关基因(MADH-ME4和GAPC),促进碳代谢相关基因的表达(AATP1、GDH和PFK3),并促进砧木中的氮代谢相关基因(NRT2.7、NADH和GDH)的表达。此外,矮化中间砧可以缩短童期的原因可能是促进早花性状相关基因(MOF1、FTIP7、AGL12和AGL24)的表达。矮化中间砧还可以改善与果实酚类、香气等次级代谢相关基因(DX5、FPS1、TPS21和SRG1)的表达。3.嫁接中间砧之后,会造成树体mi RNA的差异表达,接穗中mi R156和基砧中mi R172表Genetic inducible fate mapping达量的降低,通过mi RNA和m RNA联合分析,矮化中间砧可能影响基砧淀粉和蔗糖代谢途径和接穗的植物激素信号传导途径的相关基因的表达,进而影响植物的生长发育,造成植株矮小。结论:苹果果皮的总酚及多酚组分含量远高于果肉,中间砧SH38显著提高‘华红’果皮和果肉的多酚含量,中间砧Mac9显著提高‘华红’花青苷含量。在多组学分析中,和乔化砧相比,中间砧‘Mac9’影响接穗和砧木物激素信号传导、氮代谢、碳代谢和次级代谢等途径基因的表达,同时降低接穗mi R156和基砧mi R172的表达量。