崔洪秋　馮乃杰　孫福東　劉　濤　李建英　杜吉到韓毅強(qiáng)　鄭殿峰,*

1黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 黑龍江大慶 163319;2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院, 黑龍江大慶 163316

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DTA-6對(duì)大豆花莢脫落纖維素酶和GmAC基因表達(dá)的調(diào)控

崔洪秋1,2,**馮乃杰1,**孫福東1劉濤1李建英2杜吉到1韓毅強(qiáng)1鄭殿峰1,*

1黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 黑龍江大慶 163319;2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院, 黑龍江大慶 163316

摘要:葉面噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以調(diào)控大豆花莢脫落。2012—2013年在大慶林甸縣黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地采用大田小區(qū)試驗(yàn), R1期對(duì)大豆綏農(nóng)28、墾豐16和合豐50分別葉面噴施DTA-6調(diào)節(jié)劑, 對(duì)調(diào)控花莢離區(qū)脫落纖維素酶(GmAC)基因相對(duì)表達(dá)量、莢脫落纖維素酶(AC)活性、花莢脫落率和產(chǎn)量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明: DTA-6抑制大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量, 最大可達(dá)51％ (±CK％); 大豆莢的AC活性能夠在噴藥后階段性地被降低, 在不同品種上增加和降低幅度存在差異; 能夠顯著降低花莢脫落率(P<0.05), 顯著增加產(chǎn)量(P<0.05)。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑DTA-6是通過(guò)降低花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量, 調(diào)節(jié)AC活性, 從而減少植株的花莢脫落率, 以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)量的調(diào)控。關(guān)鍵詞: DTA-6; GmAC基因表達(dá); 脫落纖維素酶; 花莢脫落率; 產(chǎn)量

本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171503, 31271652), 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD20B04), 黑龍江省研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)目(YJSCX2012-253HLJ), 黑龍江省杰出青年基金項(xiàng)目(JC201309)和黑龍江農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目(HNK12A-06-03, HNK12A-09-02)資助。This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31171503, 31271652), the National Key Technology R&D Program of China (2012BAD20B04), Heilongjiang Provincial Graduate Science and Technology Innovation Projects for Graduate Sdutents (YJSCX2012-253HLJ), Heilongjiang Provincial Funds for Distinguished Young Scientists (JC201309), and Key Scientific and Technological Projects from Heilongjiang Agriculture and Reclamation Bureau (HNK12A-06-03, HNK12A-09-02).

第一作者聯(lián)系方式: 崔洪秋, E-mail: cuihongqiu@126.com**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to this work)

大豆是我國(guó)重要的油料和經(jīng)濟(jì)作物。大豆花莢脫落率過(guò)高是大豆籽粒產(chǎn)量的主要限制因素之一[1-2],大豆花莢脫落是大豆生殖生長(zhǎng)的一種自我調(diào)節(jié)現(xiàn)象[3], 與產(chǎn)量密切相關(guān)。多數(shù)大豆品種的花莢脫落率都較高, 可達(dá)40％～70％[4], 個(gè)別甚至高達(dá)80％以上[5],品種間存在差異[6]。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐已證明, 通過(guò)減少花

莢脫落提高大豆籽粒產(chǎn)量的潛力很大[7-8]。各種農(nóng)藝措施都將促花保莢、減少脫落作為增加產(chǎn)量的重要途徑。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠降低花莢脫落率, 化控技術(shù)也被作為增產(chǎn)措施, 在大豆生產(chǎn)上越來(lái)越受到重視, 不同種類的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控花莢脫落率的機(jī)制存在差異, 由于不同的大豆品種對(duì)調(diào)節(jié)劑種類和濃度要求較高, 研究DTA-6對(duì)大豆花莢增產(chǎn)的調(diào)控機(jī)制顯得尤為重要。

一些學(xué)者認(rèn)為, 大豆花莢的形成或敗育主要與光合同化物供應(yīng)的有效性[9]和植物內(nèi)源激素的有效性[10-11]這兩個(gè)內(nèi)部生理因素有關(guān)。近年來(lái), 關(guān)于植物器官脫落的研究已深入到分子生物學(xué)水平[12-13],有研究認(rèn)為, 植物器官脫落的生理生化變化主要集中在器官基部的離層區(qū)內(nèi)[14-15], 而調(diào)控脫落的水解酶之一——脫落纖維素酶(abscission cellulose, AC),在植物器官脫落中發(fā)揮著重要作用, 其變化主要受脫落纖維素酶基因表達(dá)的調(diào)控。在調(diào)控該基因表達(dá)的多種因素中, 外源激素效果顯著, 以往關(guān)于這方面的報(bào)道很多, 但主要集中在番茄、柑橘、菜豆等植物上。關(guān)于大豆花莢脫落方面, 柴國(guó)華等[16]、李輝亮等[17]、Cheng等[18]學(xué)者做過(guò)很多基礎(chǔ)性研究工作, 主要集中在逆境脅迫及激素對(duì)大豆花莢離層細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)節(jié)方面, 試驗(yàn)結(jié)果多未結(jié)合田間產(chǎn)量。馮乃杰等[19]通過(guò)幾年試驗(yàn)研究, 發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠調(diào)控大豆花莢發(fā)育、降低花莢脫落率,對(duì)大豆葉片、莖和葉柄的顯微結(jié)構(gòu)和亞顯微結(jié)構(gòu)均有一定的調(diào)節(jié)作用, 并且能顯著增加產(chǎn)量。Ramesh 等[20]也做了生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆形態(tài)和生理生化相關(guān)研究, 未見(jiàn)分子方面的研究。目前, 植物器官脫落的研究方向已經(jīng)從最初的外界環(huán)境以及生理生化因素(如內(nèi)源激素代謝和養(yǎng)分、能量供應(yīng)等)向分子水平方向(如相關(guān)基因表達(dá))轉(zhuǎn)變, 將生理生化指標(biāo)、分子研究和產(chǎn)量結(jié)合在一起的研究較少。

通過(guò)課題組幾年的試驗(yàn)研究, 發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠調(diào)控大豆花莢發(fā)育, 降低花莢脫落率, 對(duì)大豆葉片、莖和葉柄的顯微結(jié)構(gòu)和亞顯微結(jié)構(gòu)都有一定的調(diào)節(jié)作用, 并且能顯著增加產(chǎn)量。本研究在R1期葉噴DTA-6, 然后采用分子生物學(xué)方法研究主要脫落酶基因表達(dá)量, 對(duì)生理指標(biāo)脫落纖維素酶活性進(jìn)行花后定期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè), 再結(jié)合田間植株最終花莢脫落結(jié)果和產(chǎn)量情況, 分析研究田間環(huán)境DTA-6調(diào)控花莢、增產(chǎn)的作用機(jī)制。大豆花莢器官脫落的分子生物學(xué)研究將深化人們對(duì)其本質(zhì)的認(rèn)識(shí), 控制大豆花莢的脫落程度是植物器官脫落分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究在農(nóng)業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年和2013年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)(大慶市林甸縣)大豆試驗(yàn)基地進(jìn)行, 土壤類型為草甸黑鈣土, 土壤肥力中等, 前茬為玉米, 耕層(0～ 20 cm)含有機(jī)量3.08％、堿解氮178.50 mg kg–1、有效磷25.4 mg kg–1、速效鉀257.4 mg kg–1, pH 7.88, 鹽總量 0.1％。

選用東北地區(qū)生產(chǎn)上種植面積相對(duì)大的和基因型存在差異的主栽亞有限類型大豆品種綏農(nóng)28 (母本綏農(nóng)14, 父本綏農(nóng)10, 生育期120 d, 株高110 cm,紫花, 長(zhǎng)葉, 灰毛), 墾豐16 (母本黑農(nóng)34×父本墾農(nóng)5號(hào), 生育期120 d, 株高65 cm左右, 白花, 披針形葉, 灰毛), 合豐50 (母本合豐35, 父本合95-1101,生育期120 d, 株高90.3 cm, 紫花, 長(zhǎng)葉)。

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(diethyl aminoethyl hexanoate, 簡(jiǎn)稱DTA-6, 為叔胺類活性物質(zhì)), 由福建浩倫公司生產(chǎn)。

在R1期葉面噴施60 mg L–1DTA-6 (2012年大豆田間DTA-6濃度篩選確定), 以清水為對(duì)照(CK), 藥液量為225 L hm–2。2012年5月10日和2013年5月16日機(jī)器播種, 出苗后人工間苗, 密度30萬(wàn)株 hm–2,小區(qū)面積為19.50 m2, 4次重復(fù), 隨機(jī)區(qū)組排列。2012 年10月7日和2013年10月5日收獲。施復(fù)合肥(N-P-K, 15-15-15) 450 kg hm–2, 人工除草田間管理同常規(guī)。

1.2RNA提取及實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR

于R1期噴施調(diào)節(jié)劑后5 d, 取花莢離區(qū)組織。用手術(shù)剪刀剝?nèi)⊥幚泶蠖够ㄇv基部與莖相連離區(qū)組織, 長(zhǎng)3～4 mm, 迅速放入液氮速凍30 min后, 用錫箔包好置–70℃貯藏, 取樣所用器械均經(jīng)高溫滅菌。

采用TRIzol法提取總RNA, 以電泳檢測(cè)RNA質(zhì)量后, 利用反轉(zhuǎn)錄合成cDNA, 以GmActin為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR, PCR體系(25 μL)含SYBR Premix Ex Taq II (2×) 12.5 μL、上下游引物[21](表1) 各1 μL、RT產(chǎn)物2 μL、ddH2O 8.5 μL, 擴(kuò)增條件為95℃ 30 s, 95℃ 5 s, 58℃ 60 s, 40個(gè)循環(huán); 在72℃延伸時(shí)收集熒光信號(hào)。藥品和儀器均來(lái)自與TaKaRa公司。

1.3脫落纖維素酶

從R1期噴藥后28 d (R4)開(kāi)始, 每7 d調(diào)查一次,分別在噴藥后28 d (R4)、35 d (R5)、42 d (R5)、49 d (R6)、56 d (R6)取樣, 直到葉片完全脫落, 樣品經(jīng)液氮速凍后, 于–40℃貯藏。用羧甲基纖維素鈉鹽

(CMC-Na)測(cè)定酶活性[22-23]。

取莢0.5 g, 加入2 mL pH 7.2的磷酸緩沖液, 在0～4℃冰浴中研磨提取, 提取液倒入離心管中, 再分別用1 mL的溶液沖洗研缽2次, 共4 mL, 一并倒入離心管中, 4℃下12 000× g離心20 min, 取上清液4℃保存, 作為纖維素酶粗提液。

取2支試管, 分別加入1 mL酶液, 然后在一支試管中加入1 mL羧甲基纖維素鈉(CMC-Na), 在另一支試管中加入1 mL蒸餾水作為對(duì)照。將2支試管搖勻后, 在電熱恒溫培養(yǎng)箱中40℃保溫24 h, 采用3,5-二硝基水楊酸比色法[24], 測(cè)定反應(yīng)體系中還原糖的含量。以每小時(shí)生成l mg還原糖作為1個(gè)酶活單位[25]。

1.4脫落花莢統(tǒng)計(jì)

采用鋪紗布網(wǎng)法調(diào)查脫落花莢。

花莢脫落率(％) = (脫落花數(shù)+脫落莢數(shù))/(脫落花數(shù)+脫落莢數(shù)+座莢數(shù))×100

1.5測(cè)產(chǎn)與考種

在大豆成熟期, 從每個(gè)小區(qū)收獲0.65 m2(壟長(zhǎng)1.00 m×壟寬0.65 m), 選長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株, 統(tǒng)計(jì)株粒數(shù)、株有效莢數(shù)、單株粒重、百粒重(干)等。

產(chǎn)量(kg hm–2)=單株粒數(shù)×百粒重(g)×公頃株數(shù)/ 100 000。

采用Microsoft Excel 2003制圖、SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析, 用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

表1　實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物序列Table 1　Primer sequences used in qRT-PCR

2　結(jié)果與分析

2.1R1期葉面噴施DTA-6對(duì)大豆脫落纖維素酶基因相對(duì)表達(dá)影響

從圖1可知, 花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量,綏農(nóng)28 DTA-6處理比CK降低51％, 墾豐16 DTA-6處理比CK降低42％, 合豐50 DTA-6處理比CK降低了17％。說(shuō)明R1期葉面噴施DTA-6在3個(gè)大豆品種中, 均降低了大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量, 綏農(nóng)28降低最多, 合豐50降低最少。

圖1　R1期葉噴DTA-6對(duì)大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量的影響Fig. 1　Effect of DTA-6 sprayed at R1 stage on GmAC gene expression in soybean

2.2R1葉噴DTA-6對(duì)大豆莢脫落纖維素酶的影響

從圖2可知, 綏農(nóng)28DTA-6處理AC活性在噴藥后28、42和49 d高于CK, 其他2個(gè)時(shí)間均低于CK, 與CK相比隨時(shí)間遞進(jìn)呈“高–低–高–低”交替;墾豐16 DTA-6處理, 除了噴藥后42 d略高于CK (沒(méi)有顯著差異)外, 其他時(shí)間均低于CK, 差異不顯著。合豐50 DTA-6處理在噴藥后28～42 d莢脫落纖維素酶活性高于CK, 49 d和56 d顯著低于CK。

從噴藥后42 d為轉(zhuǎn)折點(diǎn), 之前綏農(nóng)28、墾豐16兩個(gè)品種處理高于對(duì)照, 之后處理低于對(duì)照, 合豐50變化趨勢(shì)相反。DTA-6對(duì)大豆莢AC的調(diào)控隨著噴藥后天數(shù)的變化而變化, 品種不同時(shí)變化也不盡相同。推測(cè)該差異是品種差異造成的。

2.3R1期葉面噴施DTA-6對(duì)大豆花莢脫落率的影響

從圖3可以看出, 經(jīng)DTA-6處理的3個(gè)品種都表現(xiàn)降低花莢脫落率, 與CK差異顯著(P<0.05)。說(shuō)明始花期(R1)葉面噴施DTA-6能夠有效地降低大豆花莢脫落率。品種間差異與DTA-6對(duì)GmAC基因表達(dá)的影響相對(duì)應(yīng), 說(shuō)明GmAC基因在DTA-6對(duì)花莢脫落率的影響中起著重要作用。

圖2　R1葉噴DTA-6對(duì)大豆莢脫落纖維素酶活性的影響Fig. 2　Effect of DTA-6 sprayed at R1 stage on the GmAC activity of soybean pods

圖3　R1期葉面噴施DTA-6對(duì)花莢脫落率的影響Fig. 3　Effects of DTA-6 on abscission rate of flowers and pods in soybean

圖4　R1期葉面噴施DTA-6對(duì)大豆產(chǎn)量的影響Fig. 4　Effects of DTA-6 sprayed at R1 stage on soybean yield

2.4R1期葉面噴施DTA-6對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由圖4可知, 除2012年墾豐16 DTA-6處理產(chǎn)量沒(méi)有顯著高于CK外, DTA-6處理的3個(gè)品種產(chǎn)量均顯著(P<0.05)高于CK, 增產(chǎn)幅度不一致。2年的產(chǎn)量結(jié)果均表明, DTA-6對(duì)不同基因型亞有限大豆品種產(chǎn)量有顯著增產(chǎn)效果。增幅不同是品種差異和年度差異造成的。品種產(chǎn)量變化趨勢(shì)與DTA-6對(duì)GmAC基因表達(dá)的影響相對(duì)應(yīng), 說(shuō)明GmAC基因雖然對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有直接作用, 但可通過(guò)影響脫落關(guān)鍵酶影響花莢脫落率, 進(jìn)而影響產(chǎn)量。

從表2可知, DTA-6處理比CK增加了單株結(jié)莢數(shù), 墾豐16中差異顯著(P<0.05), 其他2個(gè)品種中差異不顯著。DTA-6處理比CK增加了單株粒數(shù), 綏農(nóng)

28和合豐50中差異顯著(P<0.05), 墾豐16中差異不顯著。DTA-6處理比CK增加了百粒重(干), 但在3個(gè)品種中差異均不顯著。說(shuō)明R1期葉面噴施DTA-6能夠影響產(chǎn)量構(gòu)成因子, 結(jié)莢數(shù)和單株粒數(shù)在個(gè)別品種上顯著(P<0.05)增加, 百粒重差異不顯著。

表2　R1期葉面噴施DTA-6對(duì)大豆產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Table 2　Effects of DTA-6 sprayed at R1 stage on yield components of soybean

3　討論

3.1GmAC基因相對(duì)表達(dá)量

在3個(gè)大豆品種中, R1期葉面噴施DTA-6均降低了大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量, 其中綏農(nóng)28 (51％)降低最多, 與預(yù)計(jì)的結(jié)果相似花莢脫落的減少與大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量降低的結(jié)果是一致, 只是不同的品種上降低的幅度不同。

纖維素酶是細(xì)胞壁水解酶之一, 其作用越來(lái)越受到重視。利用基因工程克隆植物纖維素酶基因,通過(guò)轉(zhuǎn)基因、反義抑制調(diào)控植物的生理效應(yīng)已有報(bào)道[26-27]。作為調(diào)控脫落的水解酶基因, GmAC基因,在大豆花莢脫落中發(fā)揮著重要作用。用14C標(biāo)記氨基酸的示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 脫落發(fā)生時(shí), 離層細(xì)胞氨基酸和蛋白質(zhì)的含量增加[28]; 與此同時(shí), 細(xì)胞內(nèi)mRNA和rRNA的含量也增加, 而在ABA誘導(dǎo)的脫落中, RNA和蛋白質(zhì)能在幾小時(shí)內(nèi)迅速增加[29]。這些蛋白質(zhì)大部分是與脫落有關(guān)的酶[30]。說(shuō)明脫落酶基因表達(dá)量與脫落酶活性有著重要的對(duì)應(yīng)關(guān)系。有研究報(bào)道, 脫落纖維素酶在大豆的葉片、花和莢的脫落層中也存在[31]。柴國(guó)華[21]認(rèn)為, GmAC基因表達(dá)存在組織特異性, 離層>嫩葉>根>老葉>莖, 大豆植株在離層脫落纖維素酶的活性最高, 最容易脫落,反之, 莖中活性最低, 最不容易脫落, 該結(jié)論和Kemmerer等[31]的研究結(jié)果類似。Tucker等[32]在研究菜豆時(shí)發(fā)現(xiàn), AC基因的組織表達(dá)模式, 在離層區(qū)及鄰近維管束中超量表達(dá), 在上胚軸和莖中表達(dá)量很低。因而在本試驗(yàn)中, 我們也選用表達(dá)量最高的花莢離區(qū)作為材料, 試驗(yàn)結(jié)果顯示DTA-6處理后在離區(qū)檢測(cè)到了GmAC基因表達(dá), 但表現(xiàn)出的結(jié)果是抑制了GmAC基因相對(duì)表達(dá)量。

柴國(guó)華[21]的研究還表明, 最適濃度3種激素(乙烯、ABA、IAA)處理大豆植株, 能顯著影響花莢脫落率, 且存在品種差異性, 其變化趨勢(shì)與各激素對(duì)GmAC基因表達(dá)的影響相對(duì)應(yīng), 說(shuō)明GmAC基因在激素對(duì)花莢脫落率的影響中起著重要作用。DTA-6作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆花莢的離區(qū)脫落纖維素酶基因有調(diào)控作用, 結(jié)論與前人研究激素作用結(jié)果基本相符。首先, DTA-6對(duì)大豆脫落纖維素酶基因表達(dá)量有抑制作用, 都能降低表達(dá)量; 其次, 在不同品種上表現(xiàn)的降低趨勢(shì)不一致。關(guān)于外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑DTA-6調(diào)控GmAC基因表達(dá)過(guò)程中上下游基因的變化, 內(nèi)源激素信號(hào)傳導(dǎo), 各種物質(zhì)間的相互作用, 還有待進(jìn)一步研究。

3.2脫落纖維素酶

DTA-6處理的AC和CK比較差異顯著(P<0.05),隨著時(shí)間的推移, 變化呈先升高后降低再升高的趨勢(shì), 合豐50接近成熟期時(shí)生理衰老引起其酶活性快速下降。噴施DTA-6后, AC活性在不同品種間存在差異, 且隨著噴藥后天數(shù)的變化而呈現(xiàn)各自的變化特點(diǎn)。DTA-6處理與CK相比, 在3個(gè)品種的脫落纖維素酶變化趨勢(shì)是在噴藥后42 d (R5)較低, 噴藥后28 d (R4)和噴藥后56 d (R6)較高, 這與宋莉萍 “在合豐50上R1期噴DTA-6處理AC活性, 呈先升高后降低再升高的趨勢(shì)”部分一致[33]。合豐50在噴藥后49 d前與宋莉萍的結(jié)論(噴藥后50 d)基本一致,本實(shí)驗(yàn)在噴藥后56 d, AC大幅降低, 宋莉萍試驗(yàn)中沒(méi)有體現(xiàn), 分析其原因可能是合豐50接近成熟期時(shí),生理衰老引起的酶活性快速下降。

多聚半乳糖醛縮酶(polymerziatoin)和纖維素酶(cellulase)在植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段有重要作用, 其變化主要受兩類相應(yīng)基因表達(dá)調(diào)控。諸多研究表明,纖維素酶、多聚半乳糖醛酸酶等細(xì)胞壁降解酶活性與離區(qū)脫落進(jìn)程有著密切的關(guān)系[34-35]。纖維素酶己被認(rèn)為是影響菜豆、棉花等葉柄外植體脫落的主要酶, 并受植物激素的調(diào)節(jié)[36]。Oberholste等[37]觀察到用乙烯利處理整體植株和外植體時(shí), 發(fā)現(xiàn)大豆花的脫落有細(xì)胞學(xué)上和超微結(jié)構(gòu)上的不同。如果多種水解酶同工酶在脫落中是需要的, 那么引起脫落的生理?xiàng)l件是相對(duì)重要的[38]。更應(yīng)該注意的是, 基因在自然條件下與誘導(dǎo)脫落中的表達(dá)是不一樣的。說(shuō)明脫落是一個(gè)由多種酶參加的復(fù)雜過(guò)程, 在脫落過(guò)程中哪種酶起主導(dǎo)作用, 要看脫落發(fā)生時(shí)具體的生理?xiàng)l件[39]。試驗(yàn)中DTA-6處理和CK的變化不同與“基因在自然條件下與誘導(dǎo)脫落中的表達(dá)是不一樣的”結(jié)果基本相符, 在生理?xiàng)l件方面的研究, 我們還有待進(jìn)一步的完善。

3.3花莢脫落率和產(chǎn)量

DTA-6處理的綏農(nóng)28、墾豐16、合豐50都表現(xiàn)為降低花莢脫落率, 與CK差異顯著(P<0.05)。R1葉面噴施DTA-6能夠有效地降低大豆花莢脫落率,這一結(jié)果與柴國(guó)華 “最適濃度三種激素(乙烯、ABA、IAA)處理大豆植株, 能顯著影響花莢脫落率,且存在品種特異性”的結(jié)論基本一致[21]。說(shuō)明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑DTA-6與激素乙烯、ABA、IAA處理效果有著相似的規(guī)律。品種的變化趨勢(shì)與DTA-6對(duì)GmAC基因表達(dá)的影響相對(duì)應(yīng)說(shuō)明GmAC基因在DTA-6對(duì)花莢脫落率的影響中起著重要作用。DTA-6處理的3個(gè)品種產(chǎn)量均高于CK, 差異顯著(P<0.05)。表明DTA-6對(duì)亞有限大豆品種產(chǎn)量都有顯著增產(chǎn)效果。2年的產(chǎn)量結(jié)果, 均表明DTA-6對(duì)不同基因型亞有限大豆品種產(chǎn)量都有顯著的增產(chǎn)效果, 與鄭殿峰等研究結(jié)果“噴施調(diào)節(jié)劑后, 在不同大豆品種上都有增產(chǎn)的效應(yīng), 但是不同大豆品種增產(chǎn)幅度不同”基本一致[40]。大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量變化規(guī)律與花莢脫落率基本一致, 與產(chǎn)量相反。DTA-6處理在噴藥后5 d, 花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量在不同品種上表現(xiàn)出不同的程度抑制, 噴藥28 d后豆莢的AC活性降低, 最終反映在大豆花莢脫落率有效降低、產(chǎn)量顯著增加上。

4　結(jié)論

DTA-6通過(guò)抑制大豆花莢離區(qū)GmAC基因相對(duì)表達(dá)量, 階段性地降低大豆莢的AC酶活性, 顯著降低花莢脫落率(P<0.05), 進(jìn)而顯著增加產(chǎn)量(P<0.05),并且存在品種差異。

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URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151008.1357.004.html

Regulation of DTA-6 by Abscission Cellulase and GmAC Gene Expression in Flowers and Pods of Soybean

CUI Hong-Qiu1,2,**, FENG Nai-Jie1,**, SUN Fu-Dong1, LIU Tao1, LI Jian-Ying2, DU Ji-Dao1, HAN Yi-Qiang1, and ZHENG Dian-Feng1,*
1Agronomy of College, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China;2Daqing Branch College, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Daqing 163316, China

Abstract:It is effective to regulate abscission of soybean flowers and pods by spraying plant growth regulators (PGRs). This study was carried out to determine the effect of DTA-6 on abscission cellulase (AC) activity, abscission cellulase gene (GmAC) expressive, abscission of flowers and pods, and yield in soybean. DTA-6 was foliage sprayed at R1 stage on three varieties of Suinong 28, Kenfeng 16, and Hefeng 50 in 2012 and 2013. The results demonstrated that DTA-6 treatment inhibited GmAC gene expression in abscission zone of flower and pod, with the maximum reduction of 51％ among three varieties compared with the control. The abscission cellulase activity was periodically decreased by DTA-6, with different decrements among soybean cultivars. DTA-6 significantly decreased (P<0.05) abscission rate of soybean flowers and pods, and significantly increased yield (P<0.05). The relative expression of abscission cellulase gene (GmAC) in abscission zone of flowers-pods was decreased and the AC activity was regulated by DTA-6, resulting in reduced abscission rate of soybean flowers and pods and promoted yield.

Keywords:DTA-6; GmAC expression; Abscission cellulase; Flowers and pods abscission; Yield

收稿日期Received(): 2015-02-28; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2015-10-08.

通訊作者*(Correspondence author): 鄭殿峰, E-mail: dianfeng69@gmail.com

DOI:10.3724/SP.J.1006.2016.00051