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荔枝(Litchi chinensis Sonn.)胚胎发育的生理生化基础

陈伟  
【摘要】: 荔枝胚胎的发育状况不仅和坐果率有密切关系,而且还直接影响到 产量和果实的食用品质及加工品质。因此,研究荔枝胚胎发育的生理生 化机制对于阐明荔枝胚胎发育过程中从基因到性状表达的规律,有着十 分重要的理论意义,同时在荔枝品种的选育、调控果核大小、改善果实 品质、提高坐果率和增加产量等方面亦有重要生产意义。本文选用绿荷 包(胚胎完全败育品种)、乌叶(胚胎发育正常品种)和兰竹(部分胚胎败 育,部分胚胎发育正常品种),在多胺及生物大分子、植物激素、酚类抑 制物质及特异蛋白等方面,对荔枝胚胎发育的生理生化基础进行了较系 统的研究。 1 荔枝胚胎发育与多胺及生物大分子的关系 荔枝胚胎发育与胚珠中3种多胺(PAs)含量及其比例变化关系密切。 试验结果表明:正常发育的胚珠中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm) 的含量在胚胎发育的各个阶段均高于败育胚珠,并在花后7d即达到最高 值,其中Put的含量最高,随后都呈下降趋势。但正常胚珠中Spm含量 在花后22至31d(球形胚至心形胚发育阶段)均有所回升,而败育胚珠 无此现象。败育胚珠中的Spd和Spm含量在胚胎败育期的下降速度显 著大于正常胚珠,两者含量低以及在胚珠发育进程中较大的降幅与胚胎 败育密切相关。n(Spd+Spm)n~(-1)(Put)和n(Spm)n~(-1)(PAs)比值低亦不利于胚 胎发育。多胺合成高峰先于DNA和蛋白质,因而多胺可能通过调控生物 大分子的合成影响胚胎发育 福建农林大学博士学位论文 摘要 2 荔枝胚胎发育与内源激素的关系 研究了绿荷包、乌叶和兰竹荔枝胚珠中内源激素和胚胎发育的关 系,结果表明:绿荷包胚珠中ABA含量与n (AB)n“kAA+GA1月)和 n(AB)n”’OTK八值在胚胎败育发生时期保持较高水平,IAA、GA;u 和 CTK含量则在花后 7d迅速下降,井在败育期处于较低水平。乌叶胚珠 中ABA含量在花后7d即急剧下降,其含量与以上两个比值在各个胚胎发 育阶段均始终明显低于绿荷包,但前者的IAA、GA;+。和CTK含量在胚 胎发育早期则远高于后者,其中尤以CTK含量差异显著。兰竹荔枝正常 胚珠中 IAA、GAI+3和 ABA含量均在花后 7 d达到峰值,随后呈下降趋 势;但 IAA和 GA+。含量在心形胚至鱼雷胚时期都有所回升,CTK含量在 球形胚之前一直很高。败育胚珠中ABA含量在胚胎败育期保持较高水 平,IAA和 GAI+3则降到最低点,CTK含量亦明显低于正常胚珠。兰竹 正常和败育胚珠中 n (ABA n”‘*AA+GAIq)和 n (ABA n’‘(CTK两个 比值的变化规律分别与乌叶和绿荷包相似。乌叶和兰竹正常胚珠与绿荷 包和兰竹败育胚珠的 ZRS、DHZRs和 iPAS含量变化有不同特点,并影响 不同发育时期的胚胎发育。 3 荔枝胚胎发育与酚类抑制物质的关系 在荔枝胚胎败育发生期(22DA),以系统溶剂法从正常或败育胚珠中 初步提取酚类抑制物质,通过TLC分离与纯化,用GC—MS联用仪进一步 分离鉴定,井以标准品核对。本试验首次从荔枝胚珠中分离鉴定出酚类 抑制物质对羟基苯甲酸(--usa)。生物活性测定表明,--usn是一种很 强的生长抑制物质。在败育胚珠中其含量及IAA氧化酶活性均显著高于 正常胚珠,IAA水平则明显低于正常胚珠(P(.of)。因此认为,-HBA 参与了荔枝胚胎发育的调节,高含量的-HBA是通过促进IAA侧链的氧 化并影响生长促抑物质的平衡而导致荔枝胚胎的败育。 4 福建农林大学博士学位论文 摘要 4 荔枝胚胎发育时朋的特异性蛋白质 研究了荔枝胚胎蛋白质双向电泳技术,探索出一套可获得稳定、清 晰的双向电泳图谱的方法。凝胶银染后,可分辨蛋白质斑点数约有300 个,蛋白质等电点在3.5—9.5之间,大多在5.0—8.0之间,分子量在 15—90kD之间,大多在25—70kD之间。应用改进的EF—SDS—PAGE技 术比较分析了荔枝胚胎分化发育过程中蛋白质组的变化。结果表明,大 多数蛋白质组分在各发育时期的图谱是相似的,体现了胚蛋白质组的稳 定性。但不同发育时期蛋白质组分亦存在变化。本试验共发现了37DAA 的43.7kD、pn.5:55kD、p19.4;42DAA的23.4kD、贝6.6;25.IkD、 pI6.8;47DAA的 25.IkD、pIg.3;64.6kD、pts.9以及 52DAA的 22.4KD、 PI6.8等7个在不同发育时期新出现的特异蛋白。32DAA图谱上的蛋白 质点数最多,说明心形胚期基因表达十分活跃,42DAA图谱及随后各期 的蛋白点数明显减少,说明鱼雷胚后期至子叶期基因表达不如前两期活 跃。这与蛋白质含量的测定结果是一致的。荔枝胚胎发育过程中的蛋白 图谱显示了蛋白质组的系列变化,也反映了荔枝胚胎发育过程中基因表 达的特点。在不同批次的材料中,这些?


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