摘要
不定根发生是茶树无性系种苗繁育的关键环节之一，前人研究表明褪黑素具有调控植物不定根发生的功能，但褪黑素调控茶树不定根发生的效应和机制尚鲜见报道。本研究以‘陕茶1号’组培苗为试材，实验室前期研究为基础进行1.NAA2.0mg/L；2.MT0.5mg/L；3.NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L三个生根处理，通过测定不定根发生过程中抗氧化酶活性和内源激素等生理指标的变化，及针对不定根发生的关键时期第3天进行转录组测序，共同揭示褪黑素调控茶树不定根发生潜在的生理和分子机制，并在此基础上优化得到促进茶树组培苗及扦插苗生根的激素配比，为茶树的无性系繁殖提供理论和技术支持。具体研究结果如下: 1.研究了外源褪黑素对‘陕茶1号’组培苗生根情况的影响。与NAA2.0mg/L处理相比，NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L使‘陕茶1号’生根率从56.7%提高到90.0%，并显著提高了生根数量、根系活力，而单独MT0.5mg/L处理则不生根，同时，通过组织形态学观察发现‘陕茶1号’组培苗生根类型为诱导生根型，NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L处理在3d时观察到根原基的发生，较NAA2.0mg/L处理提前4d诱导根原基的发生。这些结果表明，在生长素存在的条件下外源褪黑素处理能够显著促进不定根的发生和发育； 2.研究了外源褪黑素调控茶树不定根发育过程中的可溶性蛋白和叶绿素含量的变化。结果表明，NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L处理下可溶性蛋白含量变化显著高于NAA2.0mg/L处理和MT0.5mg/L处理不定根发生过程中地上部叶片叶绿素含量分析显示，NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L处理下叶绿素含量先下降后上升，3d叶绿素含量最低，根原基生成后叶绿素含量迅速上升，30d时各个处理组叶绿素含量恢复至无显著差异； 3.研究了外源褪黑素调控茶树不定根发生过程中抗氧化酶活性的变化。结果显示：NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L处理下抗氧化酶活性整体含量变化显著高于NAA2.0mg/L处理，表明外源褪黑素能够通过提高茶树组培苗茎基部的抗氧化能力促进不定根发生发育； 4.研究了外源褪黑素调控茶树不定根发生过程中内源激素的变化。结果表明，与单独NAA2.0mg/L处理相比，NAA2.0mg/L+MT0.5mg/L处理在3d后内源IAA、tZTR1、ABA2含量显著上调，其中不定根形成关键激素IAA含量比NAA2.0mg/L处理增加10倍。不仅如此，IAA含量除在15d时与对照相比无显著差异，其余时间点均显著高于对照处理。这表明，外源褪黑素能够通过提高内源IAA的含量促进茶树不定根的发生发育； 5.对外源褪黑素处理茶树不定根3d的组培苗茎基部进行了转录组测序，KEGG富集分析结果显示，差异基因主要富集在苯丙素生物合成、色氨酸代谢、脂肪酸代谢和植物MAPK信号等通路，其中色氨酸代谢与生长素合成相关。转录组测序及荧光定量结果显示，不定根发生发育关键时期内（3-15d），生长素相关合成基因IAA1、生长素输入载体AUX1以及不定根发育相关基因LBD16的表达水平显著上调，而PIN5等基因表达水平发生了下调。这表明外源褪黑素的处理促进了生长素合成及转到途径关键基因的表达，从而促进茶树不定根的发生发育； 6.在上述研究的基础上，我们对茶树组培及扦插条件下促进生根的激素配比进行了优化，结果表明在继代培养基中添加褪黑素（0.01mg/LTDZ+0.1mg/LIBA+蔗糖30g+琼脂7.0g+MS4.43g+0.1mg/L褪黑素）可以有效提高陕茶1号组培苗的增殖系数（从4.3提高到7.3）；NAA2g/L+MT0.5g/L处理对茶树扦插苗的生根也有较强的促进作用。
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