不同居群新疆野苹果抗寒性研究

本研究以新疆地区内不同居群新疆野苹果(Malus sieversii)为研究对象,测定和分析其叶片解剖结构的差异,休眠枝条枝条生理响应的差异以及抗寒相关基因MsCBF1、MsCBF2、MsCBF3和MsCBF4基因表达水平的差异,从而探讨不同居群新疆野苹果抗寒性的差异,以期能为新疆野苹果物种保护,抗寒育种及筛选优良的抗寒砧木与抗寒种质资源提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过测量和分析不同居群新疆野苹果的叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度和海面组织厚度等单一性指标以及栅海比、叶片组织结构紧密度和叶片组织结构疏松度等复合性指标。结果表明,新疆野苹果单一性的指标无法直接反映其抗寒性,而复合性的指标可以,不同居群新疆野苹果抗寒性强弱依次为托里县野苹果,额敏县野苹果,巩留县野苹果,霍城县野苹果,新源县野苹果。2.测定不同低温胁迫下不同居群新疆野苹果休眠枝条的电解质渗出率、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性和枝条萌芽率,并利用Logistic方程对结合相对电导率的变化曲线进行拟合,计算其半致死温度。结果表明,不同居群新疆野苹果抗寒性强弱依次为托里县野苹果,额敏县野苹果,巩留县野苹果,霍城县野苹果,新源县野苹果。3.利用PCR技术,克隆得到新疆野苹果4个CBF基因的ORF序列,分别命名为MsCBF1(GenBank登录号:KX532174)、MsCBF2(GenBank登录号:KX532175)、MsCBF3(GenBank登录号:KX532176)和MsCBF4(GenBank登录号:KX532177)。4个MsCBF基因的ORF序列长度分别为660bp、711bp、702bp和756bp,编码氨基酸数量分别为219个、236个、233个和251个。对4个CBF蛋白序列进行生物信息学分析,结果表明,它们均为水溶性不稳定蛋白,并与其他一些植物的CBF蛋白有很高的同源性和亲缘关系,说明它们在植物体内可能有相似的作用。4.利用荧光定量PCR技术,测定不同居群新疆野苹果的4个MsCBF基因在低温处理后的相对表达量并比较其差异。结果表明,4个MsCBF基因均受到低温诱导,表达情况均呈现先升后降的趋势,但其相对表达量不同,MsCBF3的表达量相对较高,MsCBF1和MsCBF2的表达量相对较低。相同的CBF基因在不同居群新疆野苹果上的相对表达量均有极显著差异,托里县野苹果的4个MsCBF基因的表达量相对较高,新源县野苹果的4个MsCBF基因的表达量相对较低。综合分析其表达情况,不同居群新疆野苹果抗寒性强弱依次为托里县野苹果,额敏县野苹果,巩留县野苹果,霍城县野苹果,新源县野苹果。