摘要
森林草莓，又名野草莓，属于蔷薇科(Rosaceae)草莓属(Fragaria)，是一种多年生草本植物。本实验利用生物信息的方法鉴定森林草莓中与激素途径相关的基因，并且以森林草莓ruegen为实验材料，测定其生长发育后期（小白果期、大白果期、转色前期、粉果期和红果期）花托的转录组以及小白果期、转色前期和红果期三个时期种子和花托中的激素，综合分析以上两部分数据，探究激素在草莓成熟过程中的调控机制，实验结果如下: 1.森林草莓基因库中共有34437个基因，其中预测基因33673个，新基因764个。草莓生长发育后期五个阶段，基因表达的数目分别是17633个，17230个，16316个，15664个以及15431个，说明随着草莓果实的成熟，基因表达的数目逐步减少。通过对相邻两个阶段差异基因分析发现，大白果期与转色前期两个阶段差异基因的数量最多，共4001个（上调基因1509个，下调基因2492个），由此可知在这个阶段基因表达数量发生重大变化，因此，果实由不成熟到成熟转变的时间点是从大白果期到转色前期。 2.利用生物信息的方法在森林草莓基因库鉴定出与植物激素相关的部分基因共242个，其中与脱落酸(abscisic acid，ABA)代谢及信号途径相关的基因79个;与生长素(Auxin)代谢及信号途径相关的基因64个;与细胞分裂素(cytokinin，CK)代谢及信号途径相关的基因61个:与赤霉素(gibberellin，GA)和乙烯(ethylene)代谢及信号途径相关基因共有38个，其中赤霉素代谢及信号途径相关基因23个，乙烯代谢及信号途径相关基因15个。 3.森林草莓果实发育后期激素含量以及转录组数据综合分析表明生长素的主要合成部位是瘦果;脱落酸、细胞分裂素、赤霉素和乙烯的主要合成部位是花托。转录组数据分析表明，除了生长素合成基因FveYUC10在小白果期和大白果时期处于低表达状态之外，几乎所有FveYUCs基因从小白果到红果期的花托中都不表达，因此生长素的合成部位是瘦果。 4.转色前期的花托中ABA的含量剧烈增加。小白果期的花托中ABA的含量是83ngDW，而在红果期，ABA含量达到7176ng/DW，相较于小白果阶段增加了86倍。转录组数据表明，ABA合成途径关键酶9-顺式-环氧类胡萝卜素加双氧酶2基因FveNCED2在最后三个阶段表达显著上升，同时，ABA代谢及信号途径中重要的钝化基因FveCYP707A在红果期表达量下降。由此可知，ABA含量的剧烈增加是由于合成基因的上调以及氧化基因的下调造成的，以上结果与激素测定结果一致。 5.转色前期和红果期发现的具有生物活性的细胞分裂素只有玉米素(Zeatin，Zt)，主要是反式异构玉米素(trans-Zeatin，t-Z)和异戊烯基腺嘌呤(ip-isopentenyl adenine，ip)并且从转色前期到红果期ip含量增加60倍。转录组数据表明，腺苷三磷酸一异戊烯基转移酶基因5/6(FveATP-IPT5/6)的转录以及从小白果到红果期细胞分裂素氧化酶基因(FveCKXs)表达量下降导致活性细胞分裂素t-Z和ip的增加，以上数据分析结果与细胞分裂素测定结果相一致。 6.赤霉素和乙烯的分析结果表明，花托中赤霉素的含量高于种子，并且在小白果期和转色前期果实的花托中发现GA3(Gibberellin A3)和GA7(Gibberellin A7)，两者含量较高，但是在红果期没有发现GA3和GA7。乙烯前体氨基环丙烷羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC)从转色前期到红果期果实花托中含量增加，但是在种子中并未发现ACC。 7.外源生长素延迟草莓果实成熟，ABA促进草莓果实成熟。外施植物激素处理17d（小白果期）草莓果实的实验表明生长素、CKs以及GA抑制草莓果实的成熟，相反ABA促进草莓果实的成熟。半剥种子致使草莓剥掉种子的花托生长素含量降低，而其成熟时间早于未剥种子的一面;此外，剥掉种子之后，回施生长素，延迟草莓果实的成熟，以上结果证明生长素在草莓果实成熟过程中起负调控作用。ABA合成抑制剂去甲二氢化愈创木酸(Nordihydroguaiaretic acid，NDGA)处理实验转录组数据分析表明，ABA在草莓成熟过程中起正调控作用，且ABA可能调控生长素的分布，导致细胞核中生长素含量的降低，从而促进草莓果实成熟。
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