西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) Southwest China Journal of Agricultural Sciences ISSN 1001 4829 CN 51 1213 S 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文 題目 紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄花芽分化的影響 作者 劉鑫 張亞紅 袁苗 劉帥 葛靜 周娟 收稿日期 2022 02 28 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期 2023 02 02 引用格式 劉鑫 張亞紅 袁苗 劉帥 葛靜 周娟 紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄花 芽分化的影響 J OL 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 網(wǎng)絡(luò)首發(fā) 在編輯部工作流程中 稿件從錄用到出版要經(jīng)歷錄用定稿 排版定稿 整期匯編定稿等階 段 錄用定稿指內(nèi)容已經(jīng)確定 且通過(guò)同行評(píng)議 主編終審?fù)饪玫母寮?排版定稿指錄用定稿按照期 刊特定版式 包括網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)版式 排版后的稿件 可暫不確定出版年 卷 期和頁(yè)碼 整期匯編定稿指出 版年 卷 期 頁(yè)碼均已確定的印刷或數(shù)字出版的整期匯編稿件 錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)稿件內(nèi)容必須符合 出 版管理?xiàng)l例 和 期刊出版管理規(guī)定 的有關(guān)規(guī)定 學(xué)術(shù)研究成果具有創(chuàng)新性 科學(xué)性和先進(jìn)性 符合編 輯部對(duì)刊文的錄用要求 不存在學(xué)術(shù)不端行為及其他侵權(quán)行為 稿件內(nèi)容應(yīng)基本符合國(guó)家有關(guān)書刊編輯 出版的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 正確使用和統(tǒng)一規(guī)范語(yǔ)言文字 符號(hào) 數(shù)字 外文字母 法定計(jì)量單位及地圖標(biāo)注等 為確保錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)的嚴(yán)肅性 錄用定稿一經(jīng)發(fā)布 不得修改論文題目 作者 機(jī)構(gòu)名稱和學(xué)術(shù)內(nèi)容 只可基于編輯規(guī)范進(jìn)行少量文字的修改 出版確認(rèn) 紙質(zhì)期刊編輯部通過(guò)與 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊 光盤版 電子雜志社有限公司簽約 在 中國(guó) 學(xué)術(shù)期刊 網(wǎng)絡(luò)版 出版?zhèn)鞑テ脚_(tái)上創(chuàng)辦與紙質(zhì)期刊內(nèi)容一致的網(wǎng)絡(luò)版 以單篇或整期出版形式 在印刷 出版之前刊發(fā)論文的錄用定稿 排版定稿 整期匯編定稿 因?yàn)?中國(guó)學(xué)術(shù)期刊 網(wǎng)絡(luò)版 是國(guó)家新聞出 版廣電總局批準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連續(xù)型出版物 ISSN 2096 4188 CN 11 6037 Z 所以簽約期刊的網(wǎng)絡(luò)版上網(wǎng)絡(luò)首 發(fā)論文視為正式出版 紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄花芽分化的影響 劉 鑫 1 張亞紅 2 袁 苗 1 劉 帥 1 葛 靜 1 周 娟 1 1 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院 銀川 750021 2 寧夏大學(xué)食品與葡萄酒學(xué)院 銀川 750021 摘 要 目的 探究不同比例紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄花芽分化的影響 解決設(shè)施內(nèi)弱光環(huán)境導(dǎo)致的 紅地球 葡萄花芽分化不良問(wèn)題 方法 以 紅地球 葡萄為實(shí)驗(yàn)材料 溫室自然光作為對(duì)照 CK 通 過(guò)紅 R 藍(lán) B 紅藍(lán) 2 1 R2B1 紅藍(lán) 4 1 R4B1 紅藍(lán) 6 1 R6B1 的 LED光照 處理 結(jié)合組織學(xué) 生 理指標(biāo)和成花基因表達(dá) 結(jié)果 不同比例紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄的花芽分化有 顯著影響 R4B1 和 R6B1 處理能顯著提高設(shè)施 紅地球 葡萄 成花率 其中 R4B1 處理下 花芽分化速度快 成花率最高 第 5 節(jié)達(dá)到 66 葉片 可溶性糖 淀粉 可溶性蛋白 類黃酮含量增加 成花基因 VvFUL VvFT VvAG VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 上調(diào)表達(dá) 而 VvLFY 和 VvFLC 下調(diào)表達(dá) 成花基因與成花率的相關(guān) 性分析表明 R4B1 處理下 的成花率與 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表達(dá)量正相關(guān) 成花基因 VvAP1 與 VvFT 正相關(guān) 與 VvAP2 VvAP3 負(fù)相關(guān) VvFLC 和 VvAG 負(fù)相關(guān) VvFT 與 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 正相關(guān) 成花基因 網(wǎng)絡(luò)互作 分析 表明 VvAP1 VAP2 和 VvSOC1 表達(dá)量 和總關(guān)聯(lián)度 高 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是 成 花基因相互作用關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 結(jié)論 R4B1 處理 能顯著提高 紅地球 葡萄葉片營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì) 積累 和 成 花基因 表達(dá) 促進(jìn)花芽分化 這些結(jié)果可以為深入了解紅藍(lán)光調(diào)控 紅地球 葡萄花芽分化 的生理和分子機(jī)制提供參考 為改善 紅地球 葡萄花芽分化提供理論依據(jù) 關(guān)鍵詞 紅地球 葡萄 紅藍(lán) 光 花芽分化 基因表達(dá) 中圖分類號(hào) S663 1 Effect of red and blue light on flower bud differentiation of Red Globe grape in protected culture LIU Xin1 ZHANG Ya hong2 YUAN Miao1 LIU Shuai1 GE Jing1 ZHOU Juan1 1 College of Agriculture Ningxia University Yinchuan 750021 China 2 School of Food Red and blue light Flower bud differentiation Gene expression 研究意義 我國(guó)是葡萄 Vitis vinifera L 最大生產(chǎn)國(guó) 近年來(lái)設(shè)施葡萄迅速發(fā)展 成 為推動(dòng)葡萄產(chǎn)業(yè)繁榮的新動(dòng)力 1 但設(shè)施中的弱光環(huán)境導(dǎo)致設(shè)施 紅地球 葡萄 栽培連續(xù)形 成花芽能力差 分化數(shù)量少 成為設(shè)施葡萄栽培生產(chǎn)中的突出問(wèn)題 2 因此 花芽分化不良 已成為阻礙設(shè)施 紅地球 葡萄產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸 能否形成量多質(zhì)優(yōu)的花芽已成為設(shè)施 葡萄栽培取得成功的關(guān)鍵 前人研究進(jìn)展 紅地球 葡萄 對(duì)光反應(yīng)敏感 設(shè)施弱光環(huán)境下 的花芽更多形成卷須 導(dǎo)致成花率下降 目前主要通過(guò)選用一些耐弱光品種 3 或采取更新修 剪措施 4 但兩種措施都存在局限性 前者缺乏適合 西北地區(qū) 的優(yōu)質(zhì)耐弱光品種 后者對(duì)設(shè) 施 紅地球 葡萄萌發(fā)新梢成花規(guī)律尚未展 開 研究 光照作為必不可少的環(huán)境因子 影響園 藝作物 生長(zhǎng)發(fā)育 5 也是最容易調(diào)控的設(shè)施環(huán)境因素 光照強(qiáng)度直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和 形態(tài)特征 6 光照周期影響植物的生育進(jìn)程和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng) 7 光質(zhì)調(diào)節(jié)激素平衡 光合產(chǎn)物累 積等改變植物內(nèi)部因子 從而調(diào)控成花基因的表達(dá) 8 9 是花芽分化的重要影響因素 不同 光質(zhì)對(duì)園藝植物成花的影響不同 10 藍(lán)光通過(guò) 改變 葉片中 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累 抑制了蘋果開花 而紅光對(duì)蘋果開花影響不大 11 紅光處理可促使茉莉花提前開花且增加花蕾數(shù)量 而藍(lán)光延 遲茉莉開花但花蕾數(shù)量減少 12 因此 不同光質(zhì)對(duì)長(zhǎng)日照植物 成 花誘導(dǎo)的影響 取決于所涉及 的 物種 而紅光與藍(lán)光的結(jié)合可形成適合植物光合作用和形態(tài)發(fā)生的光譜吸收峰 激活植物 中復(fù)雜的光系統(tǒng) 啟動(dòng)生理和生化反應(yīng) 形成完全發(fā)育的花芽 13 14 本研究切入點(diǎn) LED 能 精準(zhǔn)提供植物所需波長(zhǎng)的光質(zhì) 光強(qiáng)和光長(zhǎng) 在設(shè)施園藝光環(huán)境調(diào)控中具有重要意義和作用 15 目前 使用不同光質(zhì) LED 提高產(chǎn)量和品質(zhì)在花卉 和 蔬菜 16 18 上已有廣泛應(yīng)用 在果樹 上也有一些研究 19 20 但 利用 LED 光照 措施提升設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境 改善設(shè)施葡萄花芽分化 的研究較少 且對(duì)設(shè)施葡萄花芽分化過(guò)程中內(nèi)源物質(zhì)變化及基因?qū)用娴难芯窟€較欠缺 因此 深入研究 LED 光質(zhì) 對(duì)調(diào)控葡萄花芽分化具有重要意義 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 本研究通過(guò)不 同紅藍(lán)光處理 對(duì) 花芽分化進(jìn)程進(jìn)行 組織學(xué) 生理 指標(biāo) 和 成花相關(guān)基因 研究 進(jìn)而 了解 紅藍(lán) 光對(duì) 紅地球 葡萄花芽分化的調(diào)控機(jī)理 為設(shè)施 紅地球 葡萄連年優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依 據(jù)和解決方案 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)于 2020 年 4 10 月在銀川市賀蘭縣園藝產(chǎn)業(yè)園 15 號(hào)陰陽(yáng)結(jié)合型日光溫室的陰棚 內(nèi)進(jìn)行 106 16 E 38 20 N 屬中溫帶大陸性氣候 陰棚 坐南朝北 東西走向 東西長(zhǎng)度 90 m 南北跨度 9 m 脊高 4 5 m 覆蓋材料為聚氯乙烯薄膜 PVC 年平均日照時(shí)數(shù) 2800 3000 h 年平均氣溫 9 7 試驗(yàn)材料為日光溫室 9 年生的 紅地球 Vitis vinifera cv Red Globe 葡萄 主干傾斜 L 樹形 株行距為 0 8 m 1 5 m 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 5 種不同比例紅藍(lán)光 紅光波長(zhǎng) 620 nm 藍(lán)光波長(zhǎng) 435 nm 分別為紅 R 藍(lán) B 紅藍(lán) 2 1 R2B1 紅藍(lán) 4 1 R4B1 紅藍(lán) 6 1 R6B1 的 LED 植物燈 以溫室自然光 作為對(duì)照 CK 不同處理間以遮光膜相隔 共 72 株樹 分 6 個(gè) 小區(qū) 每個(gè)小區(qū) 12 株 3 次 重復(fù) 在每組試驗(yàn)行樹體上方 30 cm 安置燈管 葉面光照強(qiáng)度 300 mol m2 s 時(shí)長(zhǎng) 14 h d 光照時(shí)段為 8 00 22 00 選取健康 長(zhǎng)勢(shì)相同的葡萄植株掛牌標(biāo)記 觀察試驗(yàn)植株情 況 新梢長(zhǎng)至 10 葉時(shí)進(jìn)行摘心 副梢留 1 葉摘心 進(jìn)行常規(guī)水肥管理 1 3 生理指標(biāo)的測(cè)量 紅地球 葡萄從萌發(fā)開始光照 到果實(shí)成熟 2020 年 9 月 15 日 采收結(jié)束光照 新梢 展葉時(shí) 2020 年 4 月 15 日 開始采集長(zhǎng)勢(shì)相近 基部粗度一致的枝條 隨機(jī)取樣 每個(gè)處理 采集 20 只枝條 選擇 4 6 節(jié)花芽和葉片 用鋒利刀片取下 剝?nèi)ネ獠亏[片 取下主芽放入 FAA 液 90 mL 70 乙醇 5 mL 38 甲醛 5 mL 冰乙酸 固定液中 用于制作花芽切片 花芽石蠟切片和花芽分化進(jìn)程劃分參照朱維等 21 將不同節(jié)位葉片混勻 可溶性糖和淀 粉含量采用蒽酮 硫酸比色法測(cè)定 可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán) G 250 染色法測(cè)定 類 黃酮含量采用分光光度法測(cè)定 所有測(cè)量指標(biāo) 3 次重復(fù) 具體步驟 參考王學(xué)奎等 22 1 4 成花相關(guān)基因的表達(dá)分析 選擇成熟期 2020 年 9 月 15 日 上午 9 00 取各處理第 5 節(jié)花芽 以減少由于晝夜節(jié)律 而導(dǎo)致基因表達(dá)差異的可能性 將取下的花芽立即置于液氮中 用 OminiPlant RNA Kit DNase I 試劑盒 北京康為世紀(jì)生物科技有限公司 提取樣 品 的 RNA 利用 Nanodrop 2000 檢測(cè) RNA 的濃度和純度 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) RNA 完整性 使用 Agilent 2100 測(cè)定 RIN 值 根據(jù) Genbank 發(fā)表的葡萄基因序列 利用 Primer 6 0 軟件設(shè)計(jì) 成花基因特異性引物 表 1 23 由生物工程 上海 股份有限公司合成 選用 VvACTIN1 GenBank XP 008654957 1 為內(nèi)參基因 采 用 2 Ct法計(jì)算基因相對(duì)表達(dá)量 qRT PCR 使用 ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix 試劑盒 南京諾唯贊生物科技有限公司 PCR 反應(yīng)體系為 20 L 包括 one step RT qPCR Master Mix 10 L 上游引物和下游引物各 0 4 L Template RNA 1 L RT enzyme Mix 0 65 L ddH2O 7 55 L 反應(yīng) 程序?yàn)?50 反轉(zhuǎn)錄 5 min 95 預(yù)變性 10 min 95 變性 10 s 60 退火延伸 30 s 40 次 循環(huán) 3 次 重復(fù) 表 1 實(shí)時(shí)熒光定量 PCR 基因引物序列 Table 1 Primer sequences for the quantification of transcripts by real time PCR 基因 引物序列 Primer sequence 5 3 登陸號(hào) Gene 正向引物 Forward primer 反向引物 Reverse primer Accession number VvLFY TCACGGTGAGTACGCTTCTG GGCGTGACTCTTCTTCATCC NC012023 VvFLC AGTGGAAGGCCAAGTGTTTG TACAGCTCCTGCTTGATTCG GU133630 VvFUL AGTCCCAATACCCTCATGCCACC GGGGCATTAAAGACTTGGCTGAC GU133635 VvFT GTGTTAGCCTAAACCAAGCT ACGATTCATTAAGACCGAAAG GU133629 VvAG TGTGGGGATGATCTAGTGCC GACCTATGCCCATCAACAAAGA GU133631 VvAP1 CACATGGAGCAAGGAGGAAT TCACCCAAGTAGATATCAAATCAG GU133634 VvAP2 AGCCCCACCATACCATGTAA CCTCTTCATATCCCCCAACA FJ809943 VvAP3 CAGGCAAACAATCATCCAGA AACCTCCCGCTGTCAAGTTA GU133632 VvSOC1 GTCCATGCTCAGCAACACTG GCAGGGCAATTTACATCAT GU133633 VvSPL10 TGTGATGCATTGGAGAAAG CCATGAAACAAACGGATTCA HM018601 VvACTIN1 TCCTTGCCTTGCGTCATCTAT CACCAATCACTCTCCTGCTACAA NC050103 1 5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用 SPSS 25 0 進(jìn)行單因素方差分析 One way ANOVA Duncan 法進(jìn)行多重比較 0 05 Origin Pro 2021 軟件進(jìn)行制圖 數(shù)據(jù)為平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 采用 Cytoscape 3 8 0 軟 件 選取相關(guān)性大于 0 6 的基因 構(gòu)建 基因 間相互作用網(wǎng)絡(luò) 使用 CytoHubba 工具 Method MNC 找出節(jié)點(diǎn) 基因 并將 基因 按總關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序 2 結(jié)果與分析 2 1 紅地球 葡萄花芽分化進(jìn)程劃分 通過(guò)對(duì)不同處理下 紅地球 葡萄各節(jié)位花芽分化觀察 將花芽分化進(jìn)程分為 未分化期 始分化期 花原始體發(fā)育期 花序 主軸 發(fā)育期 和花序二級(jí)軸發(fā)育 期 5 個(gè)階段 圖 1 a 未分化期 b 始分化期 c 花原始體發(fā)育期 d 花序主軸發(fā)育期 e 花序二級(jí)軸發(fā)育期 A 生長(zhǎng)點(diǎn) LP 葉原基 IP 花 序 原基 BR 苞片 BP 分枝原基 a Undifferentiated stage b Beginning of differentiation c Flower anlagen development d Formation of main cob of inflorescene e Formation of second cob of inflorescene A Apex LP Leaf primordium IP Inflorescence primordium BR Bracts BP Branching primordium 圖 1 紅地球 葡萄花芽分化進(jìn)程切片 Fig 1 Paraffin section of flower bud differentiation process of Red Globe grape 2 2 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 4 節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 紅地球 葡萄的花芽分化是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程 且各階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) 從圖 2 可以 看出 對(duì)照和紅藍(lán)光處理下的第 4 節(jié)花芽于 5 月 15 日開始進(jìn)入始分化期 并且同期 R4B1 和 R6B1 處理已有花芽進(jìn)入花原始體發(fā)育期 6 月 15 日 所有處理進(jìn)入花序主軸發(fā)育期 6 月 30 日 R4B1 和 R6B 處理已經(jīng)進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期 7 月 15 日所有處理進(jìn)入花序二級(jí) 軸發(fā)育期 其中 R4B1 和 R6B1 處理所占比例為 40 和 35 對(duì)照為 10 而 R 和 B 處理 僅為 5 所有處理于 7 月 30 日通過(guò)始分化期 8 月 30 日通過(guò)花原始體發(fā)育期 圖 2 不同比例 紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 4節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 Fig 2 Effect of different proportions of red and blue light on flower bud differentiation process in Section 4 of Red Globe grape 2 3 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 5 節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 由圖 3 可以看出 紅藍(lán)光處理下 紅地球 葡萄第 5 節(jié)花芽分化速度差異明顯 4 月 30 日 所有處理均沒(méi)有進(jìn)入分化期 R4B1 和 R6B1 處理在 5 月 15 日已有花芽進(jìn)入花原始體發(fā) 育期 而其他處理在 5 月 30 日才開始有花芽進(jìn)入花原始體發(fā)育期 R2B1 R4B1 和 R6B1 處理在 6 月 30 日開始進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期 進(jìn)入分化期的花芽分別占比為 75 90 和 90 而 CK R 和 B 處理進(jìn)入分化期的花芽占比為 75 65 和 55 7 月 15 日 所有處 理均進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期 并在 8 月 30 日通過(guò)花原始體發(fā)育期 圖 3 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 5節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 Fig 3 Effect of different proportions of red and blue light on flower bud differentiation process in Section 5 of Red Globe grape 2 4 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 6 節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 由圖 4 可以看出 紅藍(lán)光處理下的 紅地球 葡萄第 6 節(jié)花芽在 5 月 15 日全部進(jìn)入始 分化期 5 月 30 日進(jìn)入花原始體發(fā)育期 6 月 15 日進(jìn)入花序主軸發(fā)育期 其中 R4B1 和 R6B1 處理分化速度大于其他處理 6 月 15 日時(shí) R 和 B 處理仍有部分花芽未進(jìn)入分化期 7 月 15 日 所有處理均進(jìn)入花芽分化期 且 R2B1 R4B1 和 R6B1 處理全部通過(guò)始分化期 7 月 30 日 全部處理均通過(guò)始分化期 進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期 R4B1 和 R6B1 處理進(jìn)入花 序二級(jí)軸發(fā)育期的花芽占比分別為 55 和 45 CK 為 20 而 B 處理僅為 10 8 月 15 日 R4B1 處理全部進(jìn)入花序主軸發(fā)育期和花序二級(jí)軸發(fā)育期 圖 4 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄第 6節(jié)花芽分化進(jìn)程的影響 Fig 4 Effect of different proportions of red and blue light on flower bud differentiation process in Section 6 of Red Globe grape 2 5 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄成花率的影響 不同 紅藍(lán)光 處理下 紅地球 葡萄各節(jié)位成花率差異顯著 圖 5 單一紅 藍(lán)光補(bǔ)光處 理下成花率降低 紅藍(lán)光組合補(bǔ)光處理下成花率升高 第 5 節(jié)成花率高于第 4 和第 6 節(jié) 不 同處理下 第 5 節(jié)以 單一藍(lán)光成花率最低 為 38 R2B1 處理和 CK 成花率相等 為 50 R6B1 和 R4B1 處理 均 顯著 高于 CK 分別為 62 和 66 表明 R4B1 和 R6B1 處理能顯著提 高 紅地球 葡萄的成花率 圖 5 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄成花率的影響 Fig 5 Effect of different proportions of red and blue light on flowering rate of Red Globe grape 2 6 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄葉片可溶性糖和淀粉含量的影響 從圖 6 可以看出 CK 葉片可溶性糖含量在花芽未分化時(shí)上升 花芽分化前期含量持續(xù) 下降 進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期后開始上升 直到花芽分化末期 不同紅藍(lán)光處理下葉片可溶 性糖含量變化趨勢(shì)基本相同 花芽分化前期可溶性糖含量持續(xù)上升 進(jìn)入花原始體發(fā)育期后 含量開始下降 進(jìn)入花序二級(jí)軸發(fā)育期后開始上升 不同處理下葉片的淀粉含量變化趨勢(shì)相 同 在花芽分化前期淀粉含量持續(xù)上升 進(jìn)入花原始體分化期后 迅速下降 隨后在花序二級(jí) 軸發(fā)育期開始上升 進(jìn)入花序原基分化期后 消耗的大量的糖和淀粉 R4B1 和 R6B1 處理 下的可溶性糖和淀粉含量高于其他處理 這些較高水平的碳水化合物為前期花芽分化提供了 能量 圖 6 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄葉片可溶性糖和淀粉含量的影響 Fig 6 Effect of different proportions of red and blue light on soluble sugar and starch content of Red Globe grape leaves 2 7 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄葉片可溶性蛋白和類黃酮含量的影響 由圖 7 可以看出 不同處理后葉片可溶性蛋白含量變化趨勢(shì)相同 花芽分化前期至花序 二級(jí)軸分化期葉片可溶性蛋白含量不斷上升 在花芽分化后期下降后趨于穩(wěn)定 整個(gè)過(guò)程中 R4B1 和 R6B1 處理含量高于其他處理 CK 和 R 處理含量最低 葉片類黃酮含量在花芽分 化開始前水平較低 在花芽始分化期迅速上升 進(jìn)入花原始體發(fā)育期后含量開始下降 最高 點(diǎn)分別為 R 處理在花原始體發(fā)育期 R2B1 處理在花序主軸發(fā)育期 其他處理在花序二級(jí) 軸發(fā)育期 圖 7 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄葉片可溶性蛋白和類黃酮含量的影響 Fig 7 Effect of different proportions of red and blue light on Soluble protein and flavonoid contents of Red Globe grape leaves 2 8 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄成花基因表達(dá)量的影響 以 CK 成花基因表達(dá)量為對(duì)照 對(duì)不同補(bǔ)光組合下花芽成花基因表達(dá)進(jìn)行了實(shí)時(shí)熒光定 量 PCR 分析 圖 8 在不同補(bǔ)光組合處理下 花芽中 VvAP2 VvSOC1 表達(dá)量均顯著提高 VvLFY 表達(dá)量顯著降低 在 R 和 B 處理下 花芽中 VvAP2 和 VvAP3 表達(dá)量最高 在 R2B1 處理下 花芽中 VvFUL 和 VvAP1 表達(dá)量最高 在 R4B1 處理下 花芽中 VvFT VvAG VvAP2 和 VvSOC1 表達(dá)量最高 在 R6B1 處理下 花芽中 VvFUL VvFT 和 VvSPL10 表達(dá)量最高 圖 8 不同比例紅藍(lán)光對(duì) 紅地球 葡萄花芽成花基因表達(dá)量的影響 Fig 8 Effects of different proportions of red and blue light on flowering gene expression of Red Globe grape 2 9 不同比例紅藍(lán)光下 紅地球 葡萄 成花基因間的相關(guān)性分析及相互作用 對(duì)不同補(bǔ)光組合下的成花率和 10 個(gè)成花相關(guān)基因的表達(dá)量進(jìn)行相關(guān)性分析 表 2 CK 的成花率與 VvAP2 表達(dá)量顯著正相關(guān) 與 VvSOC1 表達(dá)量負(fù)相關(guān) R 處理的成花率與 VvFT 表達(dá)量顯著正相關(guān) 與 VvAP1 表達(dá)量顯著負(fù)相關(guān) B 處理的成花率與 VvSOC1 表達(dá)量顯著 正相關(guān) 與 VvAG 表達(dá)量負(fù)相關(guān) R2B1 處理的成花率與 VvAP2 表達(dá)量負(fù)相關(guān) R4B1 處理 的成花率與 VvFUL VvFT 和 VvSPL10 表達(dá)量顯著正相關(guān) R6B1 處理的成花率與 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表達(dá)量正相關(guān) 表 2 不同比例紅藍(lán)光下 紅地球 葡萄 成花基因 與 成花率 的相關(guān)性分析 Table 2 The correlation analysis between flowering gene and flowering rate of Red Globe grape under different proportions of red and blue light 處理 基因 成花率 相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient Treatment Gene Flowering rate VvLFY VvAP1 VvAP2 VvAP3 VvFLC VvSOC1 VvFUL VvFT VvAG CK VvLFY 0 53 VvAP1 0 86 0 89 VvAP2 0 96 0 26 0 67 VvAP3 0 83 0 91 0 99 0 64 VvFLC 0 83 0 91 0 99 0 64 1 00 VvSOC1 0 92 0 14 0 58 0 93 0 54 0 54 VvFUL 0 57 0 99 0 91 0 31 0 93 0 93 0 19 VvFT 0 45 0 96 0 84 0 17 0 87 0 87 0 05 0 90 VvAG 0 28 0 96 0 53 0 01 0 76 0 76 0 13 0 95 0 98 VvSPL10 0 73 0 97 0 98 0 49 0 99 0 99 0 39 0 98 0 94 0 86 R VvLFY 0 75 VvAP1 0 98 0 6 VvAP2 0 78 0 99 0 63 VvAP3 0 22 0 81 0 01 0 78 VvFLC 0 22 0 81 0 01 0 78 1 00 VvSOC1 0 86 0 98 0 73 0 91 0 69 0 69 VvFUL 0 37 0 89 0 17 0 87 0 99 0 99 0 8 VvFT 0 98 0 79 0 96 0 81 0 27 0 27 0 89 0 43 VvAG 0 47 0 23 0 64 0 19 0 76 0 76 0 06 0 65 0 42 VvSPL10 0 46 0 93 0 26 0 92 0 97 0 97 0 85 0 95 0 51 0 57 B VvLFY 0 61 VvAP1 0 81 0 96 VvAP2 0 51 0 93 0 91 VvAP3 0 48 988 0 9 0 99 VvFLC 0 85 0 94 0 98 0 89 0 87 VvSOC1 1 00 0 63 0 83 0 53 0 5 0 86 VvFUL 0 28 0 93 0 79 0 97 0 98 0 75 0 31 VvFT 0 78 0 97 0 99 0 93 0 92 0 94 0 8 0 82 VvAG 0 9 0 9 0 99 0 84 0 82 0 95 0 91 0 68 0 98 VvSPL10 0 75 0 98 0 96 0 95 0 94 0 99 0 77 0 84 0 99 0 97 R2B1 VvLFY 0 09 VvAP1 0 41 0 87 VvAP2 0 91 0 32 0 74 VvAP3 0 6 0 74 0 98 0 87 VvFLC 0 09 0 98 0 95 0 49 0 85 VvSOC1 0 69 0 66 0 94 0 93 0 93 0 79 VvFUL 0 6 0 74 0 97 0 87 1 00 0 85 0 93 VvFT 0 24 0 95 0 98 0 61 0 92 989 0 87 0 92 VvAG 0 79 0 54 0 88 0 97 0 96 0 68 0 98 0 97 0 78 VvSPL10 0 16 0 97 0 97 0 55 0 89 0 98 0 83 0 89 0 97 0 73 R4B1 VvLFY 0 03 VvAP1 0 72 0 97 VvAP2 0 61 0 77 0 9 VvAP3 0 19 0 99 0 93 0 66 VvFLC 0 79 0 64 0 45 0 01 0 76 VvSOC1 0 14 0 98 0 99 0 87 0 94 0 49 VvFUL 0 96 0 24 0 45 0 8 0 08 0 59 0 41 VvFT 0 97 0 47 0 66 0 93 0 32 0 38 0 62 0 97 VvAG 0 45 0 91 0 79 0 43 0 96 0 91 0 82 0 19 0 05 VvSPL10 0 94 0 08 0 3 0 69 0 08 0 72 0 25 0 99 0 92 0 35 R6B1 VvLFY 0 33 VvAP1 0 44 0 89 VvAP2 0 67 0 92 0 94 VvAP3 0 53 0 58 0 99 0 99 VvFLC 0 69 0 95 0 32 0 5 0 98 VvSOC1 0 18 0 78 0 98 0 86 0 93 0 84 VvFUL 0 94 0 38 0 48 0 89 0 28 0 9 0 52 VvFT 0 98 0 98 0 79 0 95 0 18 0 56 0 65 0 49 VvAG 0 93 0 34 0 68 0 89 0 8 0 9 0 52 0 4 0 48 VvSPL10 0 94 0 39 0 46 0 58 0 38 0 89 0 5 1 00 0 98 0 56 注 表示 P 0 05 表示 P 0 01 Note represents P 0 05 represents P 0 01 R4B1 和 R6B1 處理下成花率顯著提高 因此 對(duì) R4B1 和 R6B1 處理下相關(guān)性大于 0 6 的 成花 基因 進(jìn)一步的相互作用網(wǎng)絡(luò)分析 圖 9 可以看出 R4B1 和 R6B1 處理下 VvAP1 VvAP2 和 VvSOC1 的相對(duì)表達(dá)量較高 此外 在 R4B1 處理下 VvAP1 VvAP2 VvAP3 和 VvLFY 為節(jié)點(diǎn)基因 其中 VvAP1 與 VvFT 正相關(guān) 與 VvAP2 VvAP3 負(fù)相關(guān) VvFLC 和 VvAG 負(fù)相關(guān) VvFT 與 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 正相關(guān) 在 R6B1 處理下 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 為節(jié)點(diǎn)基因 其中 VvAP1 與 VvAP2 VvLFY 負(fù)相關(guān) VvAP2 與 VvLFY VvFT 和 VvSOC1 正相關(guān) VvFLC 與 VvSOC1 和 VvAG 負(fù)相關(guān) 圓代表基因 圓的大小與基因表達(dá)水平呈正相關(guān) 圓的顏色深淺與總關(guān)聯(lián)度正相關(guān) 粗框圓為節(jié)點(diǎn)基因 連接線粗細(xì)與 基因間的相關(guān)性大小呈正相關(guān) 紅色為正相關(guān) 藍(lán)色為負(fù)相關(guān) The circle represents genes The size of the circle is positively correlated with the relative expression level of the gene The colour depth of the circle is positively correlated with the total correlation degree The coarse frame circle is the node gene The thickness of the connecting line is positively correlated with the correlation between genes and red is positively associated and blue is negatively correlated 圖 9 R4B1和 R6B1處理下成花基因相互作用網(wǎng)絡(luò)圖 Fig 9 Interaction network of flowering genes under R4B1 and R6B1 treatments 3 討 論 光照是花芽形成的必需條 件 光質(zhì)影響植物內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累 進(jìn)而調(diào)節(jié)枝梢營(yíng)養(yǎng)和生 殖平衡 24 眾所周知 碳水化合物代謝涉及淀粉和糖的合成 分解代謝和相互轉(zhuǎn)化 在多個(gè) 成花途徑中具有重要的信號(hào)和能量作用 25 可溶性糖是花芽分化過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ) 與甜櫻 桃 26 駿棗 27 等果樹的花芽分化顯著正相關(guān) 淀粉是碳水化合物中最重要的部分 代表 著 植 物 體 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)水平 并根據(jù)植物需要進(jìn)行調(diào)動(dòng)或積累 葉片中較高的淀粉含量促進(jìn)蘋果樹花 芽形成 28 本研究中 可溶性糖和淀粉含量在花芽分化前期持續(xù)上升 進(jìn)入花序原基分化期 后下降 在花序二級(jí)軸發(fā)育期開 始上升 不同光照處理下的碳水化合物含量均高于 CK 其 中 R4B1 和 R6B1 處理下碳水化合物含量最高 表明在 紅地球 葡萄花芽分化中期消耗 了大量的碳水化合物 而補(bǔ)光處理下葉片較高的碳水化合物水平促進(jìn)了花芽分化 可溶性蛋白作為花芽分化的重要生理指標(biāo) 與植物性狀表 達(dá)密切 相關(guān) 在植物花芽轉(zhuǎn)變 過(guò)程中是不可或缺的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 29 黃酮類化合物在植物體內(nèi)合成代謝起源于光合產(chǎn)物 遍布 植物體的各個(gè)組織 對(duì)植物生殖生長(zhǎng)起著重要作用 30 本研究發(fā)現(xiàn) 不同補(bǔ)光處理葉片蛋白 含量顯著提高 與劉帥 31 的研究結(jié)果一致 并在花芽未 分化期開始上升至花序二級(jí)軸發(fā)育期 達(dá)到最大值 葉片類黃酮含量在花序原基分化期迅速上升 并在花芽分化中后期保持較高水 平 表明良好的花芽分化需要積累大量的可溶性蛋白和類黃酮 控制花芽分化的基因 需要特定的外界刺激和內(nèi)部各種生理調(diào)節(jié)后進(jìn)行表達(dá) 成花基因的 相關(guān)研究有助于從根本上 了解光環(huán)境對(duì)花芽分化的影響 FT 蛋白作為開花素 促使花分生 組織特異性基因的表達(dá) 促進(jìn) 開花 32 R4B1 和 R6B1 處理下 VvFT 基因的表達(dá)水平顯著上 調(diào) 說(shuō)明植物光受體在受到紅藍(lán)光刺激后 通過(guò)信號(hào)傳遞調(diào)控相關(guān)基因表達(dá) 進(jìn)而影響花芽 分化 33 此外 FT 還可以 激活花整合基因 SOC1 和花分生組織基因 AP1 啟動(dòng)擬南芥的花 轉(zhuǎn)換和花芽分化 然后 SOC1 激活花分生組織識(shí)別基因 LFY 控制花的誘導(dǎo) 34 SOC1 既 作為信號(hào)通路的響應(yīng)因 子 又作為開花信號(hào)整合因子調(diào)節(jié)擬南芥開花 35 AP1 和 FUL 是花 分生組織特征基因 調(diào)控花序分生組織向花分生組織的轉(zhuǎn)變 36 LFY 通過(guò)整合環(huán)境和內(nèi)源信 號(hào) 控制植物花的生長(zhǎng)發(fā)育 37 本研究中 R4B1 處理下 VvFT 和 VvAP1 VvSOC1 表達(dá)正相 關(guān) 與前人研究結(jié)果一致 AP2 AP3 和 AG 是花器官特征基因 參與植物花芽分化 FLC 是調(diào)控春化作用的關(guān)鍵基因 對(duì)成花基因 FT 和 SOC1 有抑制作用 38 SPL10 是成花網(wǎng)絡(luò)中 赤霉素途徑調(diào)控基因 對(duì)成花有正向調(diào)控作用 39 成花率較高的 R4B1 和 R6B1 處理下成花 基因與成花率相關(guān)性表明 成花率與 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表達(dá)量正相關(guān) 與 VvLFY VvAP3 和 VvFLC 表達(dá)量負(fù)相關(guān) 進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)互作圖表明 VvAP1 VAP2 和 VvSOC1 表達(dá)量和總關(guān)聯(lián)度較高 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是成花基因相互作用關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 4 結(jié) 論 不同比例紅藍(lán)光對(duì)設(shè)施 紅地球 葡萄的花芽分化和 成 花基因表達(dá)有 顯著影響 其中 R4B1 處理下葉片 可溶性糖 淀粉 可溶性蛋白 類黃酮含量 顯著提高 成花基因 VvFUL VvFT VvAG VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 上調(diào)表達(dá) VvLFY 和 VvFLC 下調(diào)表達(dá) 促進(jìn)了 紅地球 葡萄的花芽分化 成花率與 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表達(dá)量正 相關(guān) VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是 成 花基因相互作用關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 但光質(zhì)是如何影 響植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)以及成花基因的調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn)一步研究 參考文獻(xiàn) 1 王海波 王孝娣 史祥賓 等 我國(guó)設(shè)施葡萄促早栽培標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù) J 中國(guó)果樹 2018 1 8 15 2 趙文東 孫凌俊 徐 靜 等 薄膜溫室葡萄花芽分化規(guī)律的研究 J 果樹學(xué)報(bào) 2006 1 9 12 3 賈 楠 袁軍偉 韓 斌 等 蜜光和寶光葡萄品種花芽分化時(shí)間和各時(shí)期特征 J 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019 56 11 2015 2022 4 王海波 趙君全 王孝娣 等 設(shè)施促早栽培夏黑葡萄更新修剪萌發(fā)新梢不同節(jié)位冬芽成花規(guī)律 J 中國(guó)果樹 2014 6 37 39 5 Mcclung C R Lou P Hermand V et al The importance of a