| 硼是植物生长过程中不可缺少的必需微量元素,在植物生长发育过程中起到了重要作用。番茄(Solanum lycopersicum)属于浆果类植物,是研究果实成熟发育的重要模式植物,其营养丰富,为全球价值最高的水果和蔬菜作物之一。研究表明硼不但可以提高番茄生长和果实的品质和产量,而且可以延长果实保鲜期,但是其生理和分子机制尚不明确。我们推测可能硼与植物体内甲基供体及乙烯合成前体S-腺苷甲硫氨酸形成二聚体,从而影响植物的甲基化和乙烯合成有关,最终影响植物的生长发育。本研究从以下三个方面展开研究:在水培条件下,研究不同硼浓度梯度硼对番茄生长发育和果实品质的影响;研究番茄不同生育期DNA甲基化相关酶表达量变化,探究硼调控植物发育和品质的生理和分子机制;结合田间试验,对不同品种番茄成熟关键期喷施硼酸、硼砂和清水,观测不同处理间番茄果实品质的差异,探究硼肥对番茄果实成熟的影响。主要研究结果如下:1.硼胁迫下,番茄生长发育不正常,叶绿素含量降低,其主要原因是由于极端硼条件下叶绿素a含量的降低;在缺硼和高硼处理时,番茄叶片中MDA含量增加了66%和78%,ROS在根系中累积;可溶性糖和抗坏血酸含量降低。缺硼处理时营养生长期的脯氨酸含量增加,约为正常条件下的3倍,SOD、CAT酶活性降低,POD酶活性上升,而高硼毒害时番茄叶片脯氨酸含量减少,抗氧化酶活性降低。在果实成熟阶段,硼胁迫时花粉管的萌发和伸长受到影响,抑制果实成熟,种子结实少,坐果率也呈下降表现。在缺硼时番茄果实的MDA和H_2O_2含量升高,脯氨酸含量降低;Vc含量和可溶性糖含量降低;抗氧化酶活性升高。在硼毒害处理条件下MDA含量升高,H_2O_2含量表现为无明显差异,脯氨酸含量降低;Vc和可溶性糖含量降低;抗氧化酶活性降低。说明在缺硼和硼毒害时,番茄的生长发育机制不完全相同。2.利用荧光定量PCR检测甲基化合成和降解的关键基因,根据Solyc04g005250、Solyc10g078190、Solyc11g030600、Solyc12g100330和DML2、DML3的表达量变化,推测在番茄营养生长过程中,缺硼条件下,DNA甲基化水平主要呈降低状态,在硼毒害条件下,甲基化水平呈升高状态;根据Solyc11g030600、Solyc12g100330、Solyc02g062740、Solyc01g006100、Solyc04g005250和DML1、DML2、DML3的表达量变化,推测在生殖生长过程中,不同硼浓度处理条件下,番茄果实DNA甲基化相关基因主要表现为使DNA甲基化水平升高,表明硼会影响DNA甲基化的水平从而影响其生长发育和果实的品质。3.通过对不同品种施用不同硼肥的实验,发现喷施硼肥后对番茄果实的品质显著提高,表现为果实中可溶性固形物含量、Vc含量均明显提升,且果实内抗氧化酶含量也有所升高,果实的失水率和硬度都有所上升。同时我们还发现硼酸处理后的番茄果实失水率和硬度均要高于硼砂处理,但硼砂处理后果实可溶性固形物含量、Vc含量以及抗氧化酶活性均高于硼酸的喷施效果,说明硼酸处理的果实的耐贮藏性有所降低,但果实硬度较好,硼砂做硼肥时对番茄果实的品质以及贮藏效果要优于硼酸的喷施效果。综上所述,本研究发现硼可能通过影响番茄的DNA甲基化水平,进而影响其生长发育和果实的品质,且不同硼肥对番茄品质影响不同,硼砂作叶面肥时对番茄品质和贮藏有更好的效果。 |
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