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機采棉化學(xué)脫葉伴隨著劇烈的乙烯及細胞分裂素信號響應(yīng)

2020-12-08 03:59高瑜徐嬌張冰孫偉男楊細燕
棉花學(xué)報 2020年6期
關(guān)鍵詞:離層細胞分裂機采

高瑜,徐嬌,張冰,孫偉男,楊細燕

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室,武漢430070)

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物。 棉花全程機械化是穩(wěn)定棉花種植面積及其產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)“快樂植棉”的根本出路[1]。 機采機收是棉花全程機械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 自21 世紀(jì)初采棉機在我國推廣以來,我國機采技術(shù)不斷發(fā)展,機采棉花比例逐步上升,相關(guān)政策法規(guī)體系日趨完善,綜合效益逐步呈現(xiàn)。 2019 年新疆機采棉面積達到77 萬hm2,北疆90%棉田實現(xiàn)機采,黃河流域和長江流域棉區(qū)也在積極示范推廣。

化學(xué)脫葉是機采前必需的技術(shù)措施,能有效減少機采棉雜質(zhì)含量。 化學(xué)脫葉劑作用原理主要是通過調(diào)控植物內(nèi)源激素平衡,誘導(dǎo)葉片形成離層進而脫落[2]。脫葉劑可以分為觸殺型和內(nèi)吸型。觸殺型脫葉劑通過化學(xué)作用傷害植物細胞組織,刺激內(nèi)源乙烯的生成, 達到脫葉催熟的效果,如脫葉膦(Butiphos)、百草枯(Paraquat)等;內(nèi)吸型脫葉劑不傷害植物組織,通過噴施直接釋放乙烯的化合物達到脫葉催熟效果, 如乙烯利(Ethephon)、噻唑?。═hidiazuron)等[3]。 生產(chǎn)上常用的脫葉劑為內(nèi)吸型脫葉劑,主要由乙烯利、噻唑隆及相關(guān)助劑組成。 噻唑隆具有細胞分裂素的效果,能促進細胞急劇分裂,其誘發(fā)的乙烯釋放與化學(xué)傷害、衰老無關(guān),有較好的脫葉效果[4]。

脫落是1 種普遍的自然現(xiàn)象,正常的脫落與成熟衰老有關(guān), 具有高度的精確性和程序性[5-7]。植物激素對脫落具有重要的調(diào)控作用,乙烯和生長素是研究較多的2 類激素。Addicott[8]認為植物器官的脫落是由近軸端和遠軸端生長素的相對濃度,即“生長素梯度”決定的。 生長素可能通過阻斷離層細胞對乙烯信號的響應(yīng)而抑制脫落[9-10]。乙烯依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是目前認為的主要脫落調(diào)控途徑。 乙烯的含量直接影響離層的形成和器官的脫落。 這一過程主要有3 種基因的參與:(1) 乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的乙烯受體基因,如ETR1 和EIN4 等;(2)乙烯響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子基因,如ERF, 可以對乙烯做出反應(yīng), 誘導(dǎo)離層的形態(tài)變化;(3)器官脫落相關(guān)基因,如編碼纖維素酶的基因等,能響應(yīng)脫落信號,啟動器官脫落[5]。 研究表明棉花葉片脫落期間內(nèi)源乙烯含量有動態(tài)變化[4]。對棉花中脫葉劑敏感品種新陸早50 和不敏感品種新陸早33 研究發(fā)現(xiàn), 脫葉劑處理后2 個品種離層組織乙烯含量均顯著升高,且在脫葉劑敏感品種中極顯著升高,并伴隨著乙烯合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因的差異表達[11]。 超表達MADS 轉(zhuǎn)錄因子基因FYF 通過調(diào)控乙烯信號傳導(dǎo)延遲脫落[12]。 脫落酸促進器官脫落,主要是通過促進乙烯合成發(fā)揮作用[13]。 細胞分裂素也參與器官脫落的調(diào)控。 對脫葉劑處理后不同棉花材料的表達譜研究也表明,多個細胞分裂素氧化酶基因在脫葉劑敏感型品種中提前差異表達,并伴隨著細胞分裂素含量的降低,從而加快了敏感品種新陸早50 葉片脫落;進一步研究表明,干涉細胞分裂素氧化酶基因GhCKX3-1(Gh_D13G2062)表達,轉(zhuǎn)基因棉花對脫葉劑的敏感性降低[11]; 分析干涉GhCKX3 表達植株中乙烯含量及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因的表達,發(fā)現(xiàn)細胞分裂素和乙烯在調(diào)控棉花對脫葉劑的響應(yīng)中存在互作[11]。

脫落的發(fā)生還受到其他信號的調(diào)控,如IDA(Inflorescence deficient in abscission)小肽介導(dǎo)的脫落途徑[14]。 脫落的激活受富含亮氨酸重復(fù)序列(Leacine-rich repeat, LRR)的受體激酶HAESA(HAE)和HAESA-like 2(HSL2)調(diào)控,HAE/HSL2與SERK1/2/3/4 協(xié)同作用[14-15],激活下游由絲裂原活化蛋白激酶4/5(Mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase 4/5, MKK4/5)和MPK3/6 組成的MAPK 級聯(lián)[16],進而調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子KNAT1、KNAT2/6 和AGL15[17]。 轉(zhuǎn)錄因子也參與調(diào)控脫落過程,番茄中通過圖位克隆得到1 個MADS-box家族的編碼基因JOINTLESS, 在jointless 突變體中花柄和果柄不能形成離層[18]。 DNA結(jié)合蛋白基因AtDOF4.7 也參與調(diào)控脫落過程[19]。 活性氧(Reactive oxygen species,ROS) 信號也參與器官脫落的調(diào)控,ROS 清除蛋白超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)基因和過氧化氫酶基因CAT1 的過表達也會延遲細胞分離[20]。 脫落過程中,一些重要的水解酶基因上調(diào)表達,如β-1,4-葡聚糖酶、木葡聚糖內(nèi)轉(zhuǎn)糖苷酶等[21]。最新研究發(fā)現(xiàn),磺肽素(Phytosulfokine,PSK)參與調(diào)控干旱脅迫下番茄落花落果。 過表達肌醇六磷酸酶基因SlPhyt2 促進干旱脅迫下轉(zhuǎn)基因番茄的花脫落,而SlPhyt2 基因沉默植株坐果率比過表達植株顯著提高; 進一步研究發(fā)現(xiàn), 植物PSK 的前體是SlPhyt2 的特異性底物[22]。

與其他植物相似,棉花葉片脫落是植株內(nèi)源激素變化及互作平衡導(dǎo)致葉柄離層形成的結(jié)果,常常由衰老引起。 化學(xué)脫葉是使用脫葉劑使代謝旺盛的功能葉葉柄處形成離層而被動脫落。 化學(xué)脫葉效果受到各種環(huán)境因素(溫度、濕度等)以及非環(huán)境因素(品種、種植方式、脫葉劑種類等)的影響[2,23-24]。 在影響棉花脫葉效果的諸多因素中,品種對脫葉劑的響應(yīng)是最核心的。 現(xiàn)有研究對脫葉劑的組配及施用技術(shù)及生理機制研究較多,而對棉花品種響應(yīng)化學(xué)脫葉機理還沒有系統(tǒng)的研究報道[3,11,25-27]。 本研究廣泛篩選棉花種質(zhì)資源獲得脫葉劑敏感和不敏感的品種,并檢測前期表達譜篩選中差異表達的乙烯相關(guān)、細胞分裂素相關(guān)及水解酶相關(guān)基因在脫葉劑敏感性不同品種中的表達情況,為棉花機采化控技術(shù)研發(fā)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 棉花材料。 200 份棉花種質(zhì)資源來自于實驗室收集的自然群體[28],包括來自于湖北17 份、湖南2 份、四川5 份、安徽2 份、北疆16 份、南疆13 份、甘肅1 份、云南1 份、貴州2 份、河北13份、河南27 份、浙江2 份、江蘇30 份、江西1 份、遼寧10 份、山東18 份、山西19 份、陜西7 份、蘇聯(lián)3 份、美國11 份。

1.1.2 脫葉劑配制及用量。脫葉劑(TE)配制參照Xu 等[11],配方為400 mg·L-1噻唑?。? mL·L-140%(質(zhì)量分數(shù))乙烯利+2 mL·L-1脫葉劑助劑,每公頃用量600 L。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫室內(nèi)脫葉劑處理及材料篩選。 200 份棉花種質(zhì)資源于2017 年4 月種植于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)表型組平臺溫室,試驗設(shè)置3 個重復(fù)。 每盆1 株,互不干擾,分行排列,每行間隔50 cm。 對所有植株進行常規(guī)管理。 在初花期調(diào)查每個單株總真葉數(shù)目(NTL)后,噴施脫葉劑,在處理后第4 天統(tǒng)計植株脫葉后剩余真葉數(shù)目 (NLL)。 使用Microsoft Excel 2016 軟件對得到的真葉數(shù)目、 剩余真葉數(shù)目進行統(tǒng)計分析,分別計算各單株的脫葉率rD。rD(%)=(NTL-NLL)/NTL×100。根據(jù)脫葉處理后植株表型及脫葉率,篩選得到對脫葉劑處理敏感和不敏感的棉花品種。

1.2.2 脫葉劑敏感和不敏感材料的大田種植處理、脫葉率統(tǒng)計及取樣。 分別挑選粒大飽滿的脫葉劑敏感和不敏感的棉花種子用硫酸脫絨后洗凈曬干保存。 于2018 年4 月中旬種植于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花試驗田,采用營養(yǎng)缽育苗,待2 片子葉平展(5 月上旬)進行大田移栽,株距40 cm,行距50 cm,每個材料種4 行,設(shè)3 個重復(fù)。移栽后定期進行常規(guī)田間管理,按時澆水、整枝、打藥等。

10 月上旬吐絮期時, 挑選連續(xù)7 d 晴天、氣溫20~25 ℃的下午, 對大田的棉花材料進行處理,2 行噴施脫葉劑,2 行噴施蒸餾水作為對照。在處理前及處理后第7 天統(tǒng)計棉株葉片數(shù)目,根據(jù)上述公式計算各單株第7 天脫葉率。 并在處理后第1 天和第3 天用刀片小心選取適量的植株離層樣品, 放入2.0 mL 的離心管中, 用液氮速凍,取樣后保存在-80 ℃冰箱中備用。

1.2.3 目標(biāo)基因的選擇。 基于實驗室前期的研究[11]選擇目標(biāo)基因。 (1)細胞分裂素相關(guān)基因:細胞分裂素氧化酶基因GhCKX3-1(Gh_D13G2062)、GhCKX3-2(Gh_A06G0643)、GhCKX3-3(Gh_D07G2372)、GhCKX7(Gh_A05G0290)和細胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子基因GhCTKRR2 (Gh_A01G0218)、GhCTKRR9(Gh_A05G3475)。(2)乙烯相關(guān)基因:乙烯合成相關(guān)基因GhACCO3(Gh_D07G0841)、GhACCO(Gh_D11G1565),乙 烯 受體 蛋 白 基 因GhETR1(Gh_D11G1181)、GhEIN3(Gh_D07G0364) 和乙烯 信 號 傳 導(dǎo) 相 關(guān) 基 因GhERF113-1(Gh_03G1349)、GhERF113-2(Gh_A04G0869)、GhERF61(Gh_D08G1225)、GhERF92(Gh_A08G1686)、GhRAP23(Gh_A09G2077)。 (3)水解酶相關(guān)基因:GhBXL1(Gh_A10G1516,編碼β-D-木糖苷酶)、GhCHI1(Gh_D01G1683,編碼內(nèi)切幾丁質(zhì)酶)、GhGUN1(Gh_D03G0779,編碼內(nèi)切葡聚糖酶)、GhRNS1(Gh_D06G1912,編碼核糖核酸酶)、GhE13B-1(Gh_A09G0635,編碼β- 葡萄糖苷酶)和GhE13B-2(Gh_A09G1126)。

1.2.4 基因表達量檢測。 利用TIANGEN 公司的RNAprep Pure 多糖多酚植物總RNA 提取試劑盒提取各材料離層組織的總RNA, 后使用PROMEGA 公司的試劑對RNA 進行反轉(zhuǎn)錄,得到cDNA。 實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)程序參照前期研究[11],采用BIO-RAD 公司的Sybr-Green-mix 試 劑, 利 用20 μL 體 系 進 行。 以GhUBQ7 基因為內(nèi)參基因,本研究中所使用引物見表1, 所有試驗進行3 次生物學(xué)重復(fù)。 使用Microsoft Excel 2016 對水處理和脫葉劑處理下各品種中的基因表達量進行單因素方差分析,判斷不同處理下基因表達量差異顯著性。

表1 本研究中使用的引物Table 1 Primers used in this study

2 結(jié)果與分析

2.1 脫葉劑敏感型材料的篩選

根據(jù)溫室內(nèi)各品種脫落劑處理前后葉片數(shù)目,計算處理后第4 天的脫葉率。 根據(jù)脫葉后表型及脫葉率(圖1),篩選出6 個脫落率高的脫葉劑 敏 感 型 材 料:ZY35 (晉 棉28 號)、ZY210(57-681)、ZY305(晉棉24)、ZY321(遼棉6 號)、ZY335(魯棉22)、ZY364(秦遠4 號)和6 個脫落率低的脫葉劑不敏感型材料:ZY9 (魯棉1 號)、ZY36 (晉棉36 號)、ZY41 (冀棉12 號)、ZY164(中棉所40)、ZY219(北農(nóng)1 號)、ZY239(敦棉1號),上述材料名稱在下文以編號代替。

圖1 脫葉劑處理后敏感型、不敏感型材料的表型及脫葉率Fig. 1 Phenotype and defoliation rate of defoliant sensitive and insensitive varieties after defoliant treatment

將溫室中篩選出的脫葉劑敏感型和不敏感型棉花材料在大田種植, 由于種子量不足等情況,實際種入大田的棉花材料有脫葉劑敏感材料ZY35、ZY335、ZY364 和脫葉劑不敏感材料ZY9、ZY36、ZY164、ZY219、ZY239。 在處理前及處理后第7 天統(tǒng)計各棉花材料的葉片數(shù),計算脫葉率,發(fā)現(xiàn)大田中敏感型材料脫葉率較高, 而不敏感型材料脫葉率相對較低(表2),與溫室篩選結(jié)果相符。

表2 篩選出的棉花材料在脫葉劑處理后第7 天的脫葉率Table 2 Defoliation rates at the 7th day after defoliant treatment in field of the selected cotton varieties

2.2 細胞分裂素相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理

在脫葉劑處理后第1 天和第3 天,對脫葉劑敏感的ZY35、ZY364 和不敏感的ZY219、ZY239的離層組織取樣,抽提RNA 并逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,通過qRT-PCR 檢測6 個細胞分裂素相關(guān)基因、9個乙烯相關(guān)基因及6 個水解酶活性相關(guān)基因在這4 個棉花材料中的表達模式。

結(jié)果(圖2)顯示,在脫葉劑敏感材料中,細胞分裂素氧化酶基因GhCKX3-1、GhCKX3-2、GhCKX3-3和GhCKX7 基因表達模式表現(xiàn)相似的趨勢,但是差異表達的倍數(shù)不同。 相對于水處理對照,脫葉劑處理后第1 天和第3 天,4 個基因在脫葉劑敏感材料ZY35 的離層中均上調(diào)表達, 在脫葉劑處理后第1 天上調(diào)幅度更大 (GhCKX3-1 上調(diào)8.9倍,GhCKX3-2 上 調(diào)79.4 倍,GhCKX3-3 上 調(diào)140.8 倍,GhCKX7 上調(diào)120.0 倍);而在敏感型材料ZY364 中,GhCKX 基因表達在處理后第3 天達到較高水平(GhCKX3-1 上調(diào)3.3 倍,GhCKX3-2上調(diào)31.7 倍,GhCKX3-3 上調(diào)33.1 倍,GhCKX7上調(diào)65.8 倍)。 在不敏感型材料ZY239 中,GhCKX3-2、GhCKX3-3 和GhCKX7 基因的表達在脫葉劑處理后有微弱上調(diào)或基本沒有上調(diào)(圖2A~D);然而,不敏感型材料ZY219 經(jīng)脫葉劑處理后所有GhCKXs 基因均上調(diào)表達,只是上調(diào)程度比敏感型材料ZY35 低。 細胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子基因GhCTKRR2 和GhCTKRR9 則表現(xiàn)出復(fù)雜的表達模式。 與水處理對照相比,在脫葉劑處理后第1 天,GhCTKRR2 在2 個脫葉劑敏感材料中均上調(diào)表達,而在2 個脫葉劑不敏感材料中均下調(diào)表達;在脫葉劑處理后第3 天,除了脫葉劑敏感材料ZY364,其他3 個材料中GhCTKRR2均上調(diào)表達(圖2E)。 在2 個脫葉劑敏感材料中和不敏感材料ZY239 中,GhCTKRR9 在脫葉劑處理后第1 天和第3 天均下調(diào)表達(圖2F)。綜上所述,大部分細胞分裂素相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理。

圖2 細胞分裂素相關(guān)基因在不同棉花材料中的表達模式Fig. 2 Expression patterns of cytokinin-related genes in the selected cotton varieties

2.3 乙烯相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理

水處理下, 編碼1- 氨基環(huán)丙烷-1- 羧酸(ACC)氧化酶的GhACCO 和GhACCO3 基因在4 個棉花材料中均低水平表達或不表達。 在敏感型材料ZY35 中, 脫葉劑處理后GhACCO 和GhACCO3 基因明顯上調(diào)表達, 且在脫葉劑處理后第1 天的表達量上調(diào)幅度極高;而在不敏感型材料ZY219 和ZY239 中的表達量沒有明顯上升,或與敏感型材料相比上調(diào)幅度較低(圖3A、B)。乙烯受體基因GhEIN3 和GhETR1 也呈現(xiàn)類似 的 表 達 模 式 (圖3C、D)。 轉(zhuǎn) 錄 因 子 基 因GhERF113-1 和GhERF113-2 表達模式相似,脫葉劑處理后在敏感型材料ZY35 和ZY364 中上調(diào)表達; 而在不敏感型材料ZY239 中,GhERF113-1 和GhERF113-2 在處理后第1 天上調(diào)表達 (GhERF113-1 上調(diào)2.7 倍,GhERF113-2上調(diào)8.4 倍),在第3 天卻顯著下調(diào)表達(圖3E、F)。在脫葉劑處理后第3 天,相對于水處理而言,GhERF61 在敏感型材料中上調(diào)表達, 而在不敏感型材料中下調(diào)表達(圖3G);水處理下轉(zhuǎn)錄因子基因GhRAP23 在4 個材料中基本不表達,而在脫葉劑處理下均上調(diào)表達, 在敏感型材料中上調(diào)的幅度更大(圖3H)。 上述結(jié)果說明乙烯相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理。

圖3 乙烯相關(guān)基因在篩選的棉花材料中的表達模式Fig. 3 Expression patterns of ethylene-related genes in the selected cotton varieties

2.4 水解酶活性相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理

對6 個具有水解酶活性基因的表達量結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),4 個水解酶相關(guān)基因(GhBXL1、GhCHI1、GhE13B-1 和GhE13B-2)在4 個材料中,在水處理后的第1 天和第3 天基本不表達或者低量表達; 而在脫葉劑處理后第1 天,GhBXL1、GhCHI1、GhE13B-1 和GhE13B-2 在敏感型材料ZY35 中的表達量分別是水處理的629.4 倍、220.5 倍、45 287.3 倍和1 754.6 倍,在敏感型材料ZY364 中脫葉劑處理后也上調(diào)表達,但是上調(diào)倍數(shù)比ZY35 中低(圖4)。 GhBXL1、GhE13B-1 和GhE13B-2 在脫葉劑不敏感型材料ZY239 中水處理和脫葉劑處理下均基本不表達 (圖4A、C、D)。 編碼核糖核酸酶的GhRNS1 基因在脫葉劑處理后的敏感型材料ZY35 中均上調(diào)表達 (第1天上調(diào)274.5 倍,第3 天上調(diào)8.7 倍),而該基因在不敏感型材料ZY239 中于脫葉劑處理后第3天下調(diào)表達(圖4E)。 脫葉劑處理后,編碼內(nèi)切葡聚糖酶的GhGUN1 基因在2 個敏感型材料中相對于水處理均極顯著上調(diào)表達;而在2 個不敏感材料中, 于脫葉劑處理后第1 天顯著上調(diào)表達,在處理后第3 天的表達量無顯著變化(圖4F)。脫葉劑處理后,6 個具有水解酶活性的基因在脫葉劑敏感型材料離層組織中均有較高水平的上調(diào)表達,說明這些水解酶基因參與棉花響應(yīng)脫葉劑處理。

圖4 水解酶相關(guān)基因在篩選的棉花材料中的表達模式Fig. 4 Expression patterns of hydrolase genes in the selected cotton varieties

3 討論

3.1 溫室及大田的200 份資源材料篩選

在溫室條件下,對廣泛篩選得到的200 份資源材料進行了脫葉劑處理,并統(tǒng)計脫葉率,從而從200 份種質(zhì)資源中篩選出敏感型材料ZY35、ZY210、ZY305、ZY321、ZY335、ZY364 和不敏感型材料ZY9、ZY36、ZY41、ZY164、ZY219、ZY239。為了與生產(chǎn)上田間脫葉劑處理一致,后續(xù)將部分棉花材料在大田種植, 于吐絮期進行脫葉劑處理,并根據(jù)表型及脫葉率篩選出敏感型材料ZY35、ZY364 和不敏感型材料ZY219、ZY239。

比較溫室處理與大田處理的脫葉率,可以發(fā)現(xiàn)溫室處理后第4 天的脫葉率比大田處理后第7天高。 溫室處理時間為6 月中下旬,正值初花期;田間處理時間為10 月上旬,正值棉花的吐絮期,溫室處理棉花處于旺盛生殖發(fā)育時期對外界因子更敏感; 且比起大田較為惡劣的自然環(huán)境,溫室中棉花長期處于舒適的生長環(huán)境,所以對脫葉劑脅迫更敏感,較大田的棉花易于形成離層從而脫葉。

3.2 脫葉劑處理下棉花落葉特點

棉花正常葉片脫落常常由衰老引起,乙烯被認為是棉花落葉最關(guān)鍵的生理因素[3,27,29];研究表明, 處于旺盛期的功能葉對乙烯的反應(yīng)最遲鈍,而幼葉和衰老葉片對乙烯較敏感[27,30]。 化學(xué)脫葉是在脫葉劑作用下使代謝旺盛的功能葉葉柄處形成離層而被動脫落,除乙烯之外,還有其他的重要因素參與調(diào)控。 生產(chǎn)上使用的化學(xué)脫葉劑主要由乙烯利、噻唑隆及相關(guān)助劑組成,具有脫葉和催熟功能, 但是脫葉功能與催熟功能不能等同[3]。 研究發(fā)現(xiàn)脫葉劑敏感型材料在脫葉劑處理后,葉柄離層快速形成,葉片迅速脫落[11]。 而不敏感材料在脫葉劑處理后常表現(xiàn)3 種情況:第1 種是植株對脫葉劑沒有反應(yīng), 正常完成生長發(fā)育,這種情況比較少見; 第2 種是葉柄離層形成緩慢,葉片脫落延緩;第3 種情況是植株對乙烯過于敏感,導(dǎo)致葉片迅速失水干枯,而不形成離層,葉片干枯不脫落。 現(xiàn)在生產(chǎn)上使用的機采棉材料較多較雜, 除了脫葉劑敏感型材料外, 有些第3種脫葉劑不敏感材料因為其強烈的乙烯敏感性也被歸為適宜機采的材料。

本研究中通過脫葉率篩選出的脫葉劑敏感型和不敏感型材料在部分細胞分裂素相關(guān)基因、乙烯相關(guān)基因及水解酶相關(guān)基因表達上存在差異:總體上脫葉劑處理后這些基因在脫葉劑敏感型材料中均顯著上調(diào)表達;然而這些基因在2 個脫葉不敏感型材料中的表達呈現(xiàn)不同的特點,這說明不敏感型棉花對脫葉劑的響應(yīng)可能存在多種表現(xiàn)形式和調(diào)控模式。 另外,脫葉劑處理后,與乙烯響應(yīng)相關(guān)的基因在脫葉劑敏感型和不敏感型材料中多上調(diào)表達,驗證了乙烯參與棉花脫葉響應(yīng)的結(jié)論[4,11]。而關(guān)于乙烯和細胞分裂素在響應(yīng)棉花化學(xué)脫葉過程中的關(guān)系需要進一步探討。

4 結(jié)論

從棉花種質(zhì)資源中篩選得到脫葉劑敏感型和不敏感型材料,并進行化學(xué)脫葉分子機理的解析,對機采棉品種種質(zhì)資源的評價、篩選和改良及脫葉劑組配和開發(fā)具有一定的理論意義。

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