科研产出
桃芽休眠机制研究进展
《农业研究与应用 》 2024
摘要：休眠是落叶果树在遇到不良环境或季节性变化而停止分生组织活动的一种适应性现象，具有重要的生物学意义和潜在的经济价值。芽休眠的研究起步较晚，但随着果树生理学和分子生物学研究的不断深入，芽休眠的生理和遗传机制研究得到了广泛关注。桃作为蔷薇科果树的模式树种，对芽休眠的研究有着一定的代表意义。研究桃芽休眠机制，有助于人工调节休眠及选育不同需冷量的桃新品种，以应对气候变化。本文主要从桃芽休眠的影响因素、生理机制和调控桃芽休眠的MADS-box(DAM)基因等方面归纳总结了近年来有关桃芽休眠方面的研究进展，以期为深入研究桃芽休眠及相关应用提供科学依据。促进桃芽进入休眠状态的主要环境因子是短日照和低温，休眠期长短与品种需冷量高低息息相关，需冷量与萌芽开花呈正相关，即需冷量越低萌芽开花越早，需冷量越高萌芽开花越晚；控制需冷量的主效基因PpDAM6的启动子区的30-bp结构变异与需冷量表型高度相关，30-bp缺失仅存在于低需冷量品种中。长日照使休眠延迟；高温可影响芽休眠相关基因的表达量，从而促进芽休眠的解除。影响桃芽休眠的内部因素主要是植物激素脱落酸、赤霉素以及碳水化合物、蛋白、挥发性物质等代谢物。桃芽中ABA生物合成关键基因PpNCED1和PpNCED2在休眠建立时上调表达，在休眠解除时下调表达，并随着低温的积累而降低；相反，ABA降解基因PpCYP707A2和PpCYP707A3的表达随着低温积累时间的延长呈上升趋势，这2种基因的表达与ABA含量的变化趋势相一致。GA属于萌发促进物质，被认为是调节芽休眠解除的关键激素，活性赤霉素主要有GA1、GA3、GA4。休眠期间ABA含量下降，GA含量升高，ABA/GA比值降低，休眠解除时达到最低，主要由ABA含量下降而引起。碳水化合物、蛋白、挥发性物质等代谢物在调控桃芽的休眠与萌发中也发挥重要作用。芽休眠是受多个基因控制的数量性状，涉及多个基因的表达调控。桃休眠相关的MADS-box(DAM)基因簇是桃季节性温度作用和调控休眠开始、结束、冷温感知和花蕾发育速度的关键调控枢纽；短日照和短期低温都会触发DAM基因的表达，同时其表达受一系列调控因子的调节。未来需进一步加强桃需冷量精准预测，完善桃芽休眠的生理调控机制研究，深入研究桃休眠的基因调控网络，以及加快低需冷量桃新品种的选育与推广。
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