多胺与脱落酸协同调控草莓节水和果实品质形成的机制研究
批准号:
32072516
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郭家选
依托单位:
学科分类:
果树生理与栽培学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭家选
中文摘要
设施草莓已成为我国特色果树产业。草莓根系浅、需水量大且对土壤水分胁迫极为敏感。在水资源匮乏的北方地区,开展设施草莓节水和果实品质提升的理论技术研究具有重要意义。尽管前期研究在一定程度上证实多胺(Polyamines,PAs)与脱落酸(Abscisic acid,ABA)在草莓节水和果实品质的形成发挥着重要作用,但其协同调控节水潜力及品质改善的机制尚不清楚。因此,本项目借助氮稳定同位素示踪法和草莓克隆植株特性,通过生态学、植物生理学和分子生物学方法,以水-肥-生长调节剂综合调控为切入点,分析干旱胁迫早期草莓叶片与果实中PAs、ABA水平动态变化及转运特征,揭示PAs、ABA对草莓生长及果实品质影响的作用关系和地位,解析PAs与ABA对草莓耐旱性及果实品质形成的协同调控效应,研究草莓根、叶、果器官内源PAs与ABA诱导累积调控技术,最终为草莓节水栽培和果实品质改善提供理论依据。
英文摘要
Greenhouse strawberry, with off-season supply of fresh fruit in winter/spring and high economic effectiveness, has become distinct fruit planting in China. Strawberry roots are shallow, require a large amount of water for growth, and are very sensitive to soil water stress. It is required for study of mechanisms underlying strawberry water saving and fruit quality improvement, that is great scientific significance and application prospect in North China with water resources seriously deficient. Although the pre-researches, to some extents, have confirmed that polyamines (PAs) and abscisic acid (ABA) play an important role in strawberry water-saving and fruit quality formation, the coordinated regulation mechanism of both in plant water-saving potential and fruit quality improvement is not clear. In this project, nitrogen stable isotope tracing method and strawberry clonal plant are used to explore by a combination of ecological, physiological and molecular methods. Based on water-fertilizer-growth regulator integration system, we first analyze dynamic changes and transport characteristics of PAs and ABA in strawberry leaves and fruits at the early stage of drought stress, uncovering the role and extent of PAs and ABA on strawberry growth and fruit quality, determining the synergistic regulation effect of PAs and ABA on strawberry drought tolerance and fruit quality formation. Finally, we further explore the regulation measures to induce endogenous PAs and ABA cumulation in strawberry roots, leaves and fruits. Our results will provide theoretical and technique supporting for strawberry water-saving and fruit quality improvement.
本项目围绕多胺(PAs)和脱落酸(ABA)协同调控草莓抗旱节水及果实品质形成的机制展开研究。通过草莓离体叶片失水、PEG模拟干旱、盆栽亏缺灌溉并结合药理学、RT-qPCR、RNA-seq、Western blotting及RNAi/OE等一系列技术,揭示了PAs和ABA协同作用机制,概述如下:(1)揭示了PAs和ABA协同调控植物发育、果实成熟及抗旱的代谢及分子机制。草莓通过FaNCED1/3及FaADC1和FaSAMDC1协同促进ABA合成及多胺的代谢响应早期干旱;ABA主要以依赖Put的方式在早期干旱适应中发挥关键作用,ABA及Spd/Spm协同介导的FaPAO5代谢及H2O2平衡在后期干旱适应中发挥着重要作用;尤其,蛋白激酶RIPK1通过与ABA的核心信号组分SnRK2.6互为磷酸化,可能是调控草莓气孔运动及抗旱的重要机制;COP9信号复合体亚基CSN5A介导的FvPAO5降解不仅调控了PAs平衡,而且整合了IAA、ABA、ROS等信号。因此,PAO5代谢整合的多种信号是植物发育、果实成熟及植物适应的核心机制。(2)提出了ROS、植物激素和逆向信号协同调控植物抗旱、果实品质形成的生理及分子机制。在正常条件下,光合电子传递链主要导向糖合成及植物生长。在逆境条件下,光合电子传递链主要导向ROS产生,从而触发植物激素信号和逆向信号产生,促进植物抗旱及果实品质形成。(3)提出了草莓节水栽培中多胺应用技术。以分根灌溉中度水分胁迫组合为草莓节水灌溉适宜模式,外源Put和Spd叶面或根部施用均有助于提高草莓的抗逆性。.研究结果在Plant Stress、Frontier in Plant Science、园艺学报等国内外期刊发表论文12篇及The Plant Cell接收论文1篇,其中第一标注10篇。培养青年教师1名、博士后1名、博士1名、硕士13名,圆满完成任务。
草莓干旱响应中ABA参与Put向Spd/Spm转化的分子机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2024
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负责人:郭家选
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依托单位:
水分调控草莓果实品质与产量的生理及分子机制
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批准号:31471837
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:郭家选
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依托单位:
定量评价气孔调节大田作物的节水潜力
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批准号:31040006
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:郭家选
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依托单位:
国内基金
海外基金