外源NO对马铃薯块茎创伤木栓化过程中内源激素的影响

[目的]研究外源一氧化氮(Nitric oxide,NO)对马铃薯块茎创伤木栓化过程中内源激素含量的影响,为筛选影响马铃薯块茎愈合的内源激素,并深入研究马铃薯块茎创伤愈合中内源激素反应机制提供科学依据。[方法]本试验以‘滇薯47’为试验材料,洗净并去除马铃薯块茎的表皮后,用打孔器和刀片将马铃薯块茎处理为直径约15 mm、厚度约5 mm的小圆片,重量为1 g左右。实验设置3个处理,CK处理:超纯水;硝普钠处理(Sodium nitroprusside,SNP):0.5 mmol/L SNP(NO供体);C-PTIO处理:1.3 mmol/L C-PTIO(NO清除剂),并放置于温度(23±1)℃,空气相对湿度85%,光照为0的培养箱中进行创伤愈合反应,测定创伤后不同时间块茎中与马铃薯块茎创伤愈合相关的内源激素含量。[结果]外源NO处理(SNP处理)引起创伤后马铃薯块茎中内源激素含量变化。外源NO处理能促进创伤块茎中脱落酸(Abscisic acid,ABA)、乙烯前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)、水杨酸(Salicylic acid,SA)和生长素(Auxin,IAA)等激素含量升高,而C-PTIO处理则表现出抑制作用;外源NO处理在一定程度上促使内源茉莉素(Jasmonate,JA)类的含量降低,而C-PTIO处理可促进内源JA类含量增加,表明NO可能是JA的负调控因子;外源NO可促进细胞分裂素类物质中反式玉米素(Trans zeatin,tZ)、顺式玉米素核苷(Cis zeatin riboside,czR)、异戊烯基腺苷(Isopentenyl adenosine,iPA)含量的增加,对顺式玉米素(Cis zeatin,cZ)、反式玉米素核苷(Trans zeatin riboside,tzR)、异戊烯基腺嘌呤(Isopentenyl adenine,iP)的促进作用不明显,但C-PTIO处理对cZ、tzR、czR、iP和iPA含量的上升在后期有抑制作用。[结论]外源NO处理可以调控创伤马铃薯块茎中内源激素含量变化,加快创面愈合速度。外源NO处理可以提高马铃薯创伤块茎中ABA、ACC、SA、IAA等内源激素的含量,抑制JA含量增长,从而加快创伤块茎的愈合速度。

马铃薯块茎创伤木栓化过程的转录组分析

马铃薯块茎受到创伤后诱发的木栓化,对块茎的愈伤和保持良好品质等方面具有重要作用。为探究马铃薯块茎创伤木栓化过程中的分子机制,本研究以‘D47’为实验材料,在马铃薯块茎创伤后0、27、54 h分别取样进行转录组测序及分析。结果表明,创伤27 h后诱导的DEGs有8184个,其中显著上调4829个,显著下调3355个;与27 h相比,54 h有3385个DEGs,其中显著上调2259个,显著下调1126个。GO富集分析表明,差异基因主要集中在氧化还原酶活性、氧化还原过程、生物过程、代谢过程和催化活性。KEGG富集分析表明差异表达基因主要富集在苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导、脂肪酸代谢途径。实时荧光定量PCR验证结果表明,6个DEGs的差异表达结果与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。

马铃薯块茎创伤木栓化过程中形态生理指标及内源激素的变化

本试验以马铃薯(Solanlum tuberosum)完整块茎为对照,马铃薯块茎纵切为创伤处理,主要研究马铃薯块茎创伤愈合过程中块茎内源激素、木质素合成关键酶(苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶)及创伤周皮形态解剖结构的变化。实验结果表明马铃薯块茎受创后苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)酶活明显增加,内源激素脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)含量明显增加,而赤霉酸(GA)含量降低。块茎创伤处理后创面在第4天形成木栓形成层,在第10天进入创伤周皮稳定增长的时期。同时,在处理块茎的未创伤处,其周皮厚度和层数均优于对照。实验结果表明马铃薯块茎创伤后由于ABA、ZR和GA等内源激素协同调控及POD、PAL酶活增加,促进了创伤周皮的形成,使受创的马铃薯块茎完成创伤木栓化。

外源NO处理对马铃薯块茎创伤木栓化的影响

创伤木栓化是马铃薯块茎受创后愈合反应的重要环节,在减轻病害和水分丧失方面发挥着重要作用。本试验采用马铃薯品系‘D47’为材料,研究外源NO供体SNP处理对马铃薯块茎创伤木栓化的影响机理。通过设置3个处理(蒸馏水为对照;0.5 mmol/L SNP外源NO供体;1.3 mmol/L c-PTIO NO清除剂)将创伤后的马铃薯块茎处理后,置于光温培养箱中(黑暗,(21±2)℃,85%湿度)进行创伤愈合反应。结果表明SNP处理显著促进软木脂在创伤部位的沉积及木质素含量增加,显著提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸羟化酶(C4H)和4-香豆酰-辅酶A-连接酶(4CL)等苯丙烷代谢的酶活性,而c-PTIO处理则显示出抑制的效果。本研究结果表明NO处理能够有效激活苯丙烷代谢和促进木质素和软木脂的累积,从而加速马铃薯块茎的创伤木栓化过程。