课题基金 / 基金详情

芍药茎纤维素特征及其生长素调节机制

批准号:
32071825
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘燕
依托单位:
学科分类:
林木遗传育种
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘燕

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
芍药是我国传统名花,也是国际市场的新切花,我国有丰富的资源,但切花品种较少,主要问题是茎直立性不够。直立性是切花作物的重要农艺性状,目前影响芍药花茎直立性的因素不完全清楚,给切花栽培和育种带来困惑。本课题组前期研究发现,直立性明显不同的芍药品种在发育过程中,除了木质素的差异,茎中纤维素含量、生长素和纤维素合成相关基因的表达也有明显差异。该研究以前期研究使用的直立‘大富贵’和弯茎‘垂头红’为对象,测定不同品种直立性出现差异时期的纤维素合成底物及其关键酶活性、纤维素含量、生长素含量;采用原子力显微镜和X-射线衍射仪研究纤维素结构及排列;明确直立性不同品种上述特征的关键差异。在此基础上,施用外源生长素和纤维素合成抑制剂,观测其对关键差异因子的影响;利用转录组和蛋白组测序方法,探究生长素对芍药茎纤维素合成及调控的影响。目的是探究纤维素对芍药直立性的影响及其作用机制,为芍药切花品种选育提供理论依据。
英文摘要
Paeonia lactiflora, a traditional famous flower in China, also is an important cut flower in the international market. There are many cultivars in China, but a few are suitable for cut flowers due to poor inflorescence stem straightness. Stem straightness is an essential agronomic characteristic of cut flowers. Currently, the factors that affect the inflorescence stem straightness of P. lactiflora are not clear, which hinder its cultivation and breeding. Our previous studies found several significant differences beyond lignin, including cellulose content and genes related to auxin and cellulose biosynthesis in cultivars with distinctly different straightness during their stem development. The objective of this study is to investigate the key differences (KDs) in cellulose characteristics, auxin content ,both relationship with stem straightness of P. lactiflora ‘Da Fugui’ and ‘Chui Touhong’, two cultivars with significantly different inflorescence stem straightness used previously. At the end of stem elongation, enzyme activity of cellulose synthesis substrate, cellulose and auxin content will be measured. The structure and arrangement of cellulose in stems will be explored by atomic force microscope and X-ray diffractometer. Then we will investigate the effect of auxin on cellulose biosynthesis and regulation with exogenous auxin and cellulose synthesis inhibitor using, respectively, and explore its effect on KDs. Next, the transcriptome and iTRAQ proteome sequencing are used to study the molecular mechanisms of interaction. Combining with the above results, we hope to reveal the role of cellulose on straightness of inflorescence stems in P. lactiflora and the mechanism of IAA on it ,so as to provide a theoretical basis for the selection and breeding of cut herbaceous peonies.
项目背景:花茎挺直是高品质芍药切花的重要特征,而茎直立性决定了该性状,明确其形成机制可为芍药切花品种选育和生产栽培提供直接指导。已有研究多聚焦于茎细胞木质素,对纤维素等其他细胞壁物质研究少。我们前期研究提示,IAA和纤维素有作用。为了探明纤维素如何影响芍药茎直立性,IAA在其中又起着怎样的调控作用,开展了本课题研究。.主要研究内容:以芍药直立品种‘大富贵’和垂头品种‘垂头红’为对象,测定不同品种直立性出现差异时期的纤维素合成底物及其关键酶活性、纤维素含量、生长素含量;采用原子力显微镜和X-射线衍射仪研究纤维素结构及排列;明确直立性不同品种上述特征的关键差异。对芍药植株外施IAA和纤维素抑制剂,结合组学,从形态和纤维素特征等方面研究其机制。项目还拓展研究了纤维细胞形成、碳运输与物质代谢对芍药茎直立性的影响。.重要结果:.①芍药茎直立性受茎细胞的结晶纤维素和茎表皮和皮层中微纤丝排列方向等结构指标、纤维素合成底物蔗糖含量、纤维素酶活性及相关基因表达、内源生长素含量及纤维素水解代谢酶等影响,关键时期为芍药萌芽后第28−32天。.②茎生长发育过程中持续外施IAA可通过改变茎解剖结构、纤维素特征及其关键合成基因表达水平,从而改善芍药茎直立性,但有效浓度因品种而异。100 mg/L 和150 mg/L是‘大富贵’的有效作用浓度,但不能改善‘垂头红’的花茎弯垂;外施100 mg/L纤维素抑制剂DCB对芍药茎直立性的影响不明显。在生长发育早期外施IAA对茎直立性有瞬时影响,仅在喷施后6小时内茎先弯曲后直立,茎恢复直立的过程存在纤维素、果胶及木质素等细胞壁物质消耗;纤维素合成基因CESA2及分解基因CEL5、果胶分解基因At1g48100等是关键差异基因。.③细胞水平及物质运输和代谢研究显示,茎木质部纤维细胞的次生细胞壁形成缓慢导致其机械强度低,弯茎品种现蕾期花茎中的胼胝质大量沉积,影响碳运输及抑制髓部脂质向木质部运输,是抑制木质部纤维细胞次生细胞壁形成的原因。.科学意义:明确了IAA调控茎直立性的作用机理涉及茎结构细胞壁形成,为芍药切花品种选育和栽培提供了理论依据。
春石斛超低温保存中程序性细胞死亡信号分子及其传导途径研究
  • 批准号:
    31770741
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘燕
  • 依托单位:
花粉超低温保存差异蛋白与氧化应激和细胞凋亡关系研究
  • 批准号:
    31370693
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    刘燕
  • 依托单位:
花粉超低温保存差异蛋白表达及其在玻璃化保存中的作用
  • 批准号:
    30972411
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    刘燕
  • 依托单位:
国内基金
海外基金