乙烯利誘導玉米節(jié)間縮短的分子遺傳機制研究.pdf

1、玉米是世界上重要的糧食作物之一，增加種植密度是提高產量的有效手段，然而密度過大容易使玉米莖稈脆弱與倒伏，造成減產。植物生長調節(jié)劑可以降低植株高度，縮短基部節(jié)間長度，增加莖節(jié)粗度，增強基部節(jié)間韌性，從而提高玉米抗倒伏能力，保證玉米產量。乙烯利是重要的植物生長調節(jié)劑，已在生產上發(fā)揮重要作用，但對其機理的研究較少。
　　本研究的目的在于探討乙烯利誘導玉米株高降低的生理和分子生物學機理。以鄭單958、蠡玉16、豫玉22、登海661和先玉3

2、35為材料，分為不同株型和株高，拔節(jié)期葉面噴施225 mL/hm2濃度的乙烯利，同體積清水對照，用于農藝性狀及生理生化指標的研究。以鄭單958為材料，相同處理，在0h、6h、12h、24h、48 h對玉米節(jié)間生長點進行取樣，用于分子生物學基礎研究。所有研究結果如下:
　　1.乙烯利處理降低玉米的株高、穗位，增加莖粗及莖稈拉力，可以有效地提高玉米的抗倒伏能力。
　　2.隨著玉米生長發(fā)育進程，葉片的POD活性、SOD活性、MDA

3、含量及可溶性蛋白含量均出現逐漸升高的趨勢，在吐絲期達到最大，隨后又開始下降，各品種間生理指標變化規(guī)律有差異。乙烯利處理提高玉米葉片的POD活性、SOD活性及可溶性蛋白含量，降低MDA含量。乙烯利處理能夠及時清除玉米正常代謝和衰老過程中產生的活性氧，并有效降低玉米細胞膜脂過氧化程度，進而提高玉米的抗逆性，延緩功能葉片衰老。
　　3.應用MSAP技術對乙烯利處理玉米基因組DNA進行分析。處理與對照基因組DNA中均存在甲基化，且總甲基化

4、率分別為27.8％和30.1％，差異不顯著，甲基化狀態(tài)均以全甲基化為主。對玉米DNA甲基化模式的變化特征進一步分析，與對照相比，乙烯利處理玉米位點甲基化模式大部分未改變，但也有少部分位點甲基化模式進行了調整，有3.0％位點發(fā)生超甲基化，7.3％的位點發(fā)生去甲基化。乙烯利處理使玉米DNA甲基化變化以去甲基化為主，這可能與植物細胞調節(jié)基因的表達型脅迫防御有關。
　　4.利用SCoT分子標記技術分析乙烯利誘導的基因差異表達。通過43條單

5、引物篩選獲得穩(wěn)定重復的50個差異片段，有26個基因片段受乙烯利上調而24個基因片段下調。經過BLAST比對分析，50條差異基因片段TDFs按功能可分為7類，分別為能量與代謝相關基因(16％)、未知功能蛋白(38％)、未知基因(12％)、信號傳導相關基因(2％)、轉錄因子相關基因(10％)、抗性相關基因(20％)和細胞凋亡基因(2％)。這說明利用SCoT方法可以進行玉米節(jié)間基因差異表達研究，分離到的一些差異片段可能是與玉米節(jié)間縮短相關的基

6、因。
　　5.利用cDNA-AFLP分子標記技術分析乙烯利誘導的基因差異表達。通過70條引物共擴增1635條片段，其中上調表達的有600條，占總條帶的36.7％;下調表達的有564條，占總條帶的34.5％;無差異表達的有471條，占總條帶數的28.8％。選取其中的30條差異帶進行回收測序，經過BLAST比對分析這些差異表達基因片段按功能可分為信號轉導相關基因(6.7％)、抗性相關基因(16.7％)、能量與代謝相關基因(20.0％)