枸头橙针刺和枝的激素水平差异分析
孙立方 柯甫志 聂振朋 王 平 孙建华 黄 秀 徐建国＊ 【期刊名称】浙江柑橘 【年(卷),期】2019(036)003 【总页数】4
收稿时间：2019-07-08
基金项目：国家现代农业（柑橘）产业技术体系岗位科学家项目（MATS）；浙江省农业（果品）新品种选育重大科技专项（2016C2052-1）；浙江省农业科学院扶持学科（柑橘育种）项目。
很多柑橘品种的枝干上均具有刺，刺的长度和数量也均有差异。柑橘的刺称为针刺，是柑橘枝条的变态，可继续发育变成枝[1]。柑橘针刺给生产带来许多不利，如造成树冠管理上的困难，增加果实的机械伤害，同时给果实采收也带来不便。但是，目前柑橘针刺的发育调控机制尚不清楚。柑橘属植物中的甜橙和柚子也完成了全基因组草图的绘制[2，3]，为柑橘的分子育种等研究提供了良好的基础。有报道发现植物激素如生长素、细胞分裂素和茉莉酸在拟南芥表皮毛（刺状体）的发育过程起非常重要的调控功能[4]，本研究选取有刺品种枸头橙（Citrus aurantium L.cv.Goutou Cheng）的针刺和枝进行了植物激素水平的检测和分析，并找出二者之间显著差异的激素，为后期深入研究柑橘针刺调控机制奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验材料为枸头橙针刺和枝顶端部位组织混合样品，分别于春季4月份在浙江
省柑橘研究所柑橘资源圃内的枸头橙实生苗上进行采集，每组3个重复，液氮速冻保存备用。 1.2 试验方法
样品寄送至迈维代谢生物公司进行植物激素检测，基于LC-MS/MS 平台对植物激素如生长素（IAA）、细胞分裂素（CK）、茉莉酸（JA）进行检测，并进行各激素的定性和定量分析。
根据前期针刺和枝的转录组测序数据获得激素合成相关差异表达基因，并采用各基因的FPKM（expected number of Fragments Per Kilobase of transcript sequence per Millions base pairs sequenced）值进行分析作图。
2 结果与分析
2.1 植物激素水平差异分析
有报道发现植物激素如生长素、细胞分裂素和茉莉酸等参与调控拟南芥表皮毛（刺状体）的发育过程[4]（Pattanaik et al.,2014）。本研究对枸头橙针刺和枝的激素检测分析结果表明，检测到的茉莉酸（JA）水平在枝顶端组织显著高于针刺中，比例约为13.5:1（图1，B）；生长素（IAA）的水平同样在枝顶端组织较高，在针刺中水平较低，比例约为5.6:1（图1，C）。然而，其它植物激素如细胞分裂素（CK）的水平在枸头橙针刺和枝中未发现明显差异。这些结果表明JA和IAA的水平差异可能是造成针刺和枝发育不同的重要因素。 2.2 差异激素合成基因表达水平分析
前期我们对针刺和枝的顶端组织进行了转录组测序，对测序结果进行比较分析后获得激素合成相关差异表达基因。结果发现，在JA合成途径中，枸头橙中脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）基因的同源基因LOC 102621545表达水平在
枝的顶端组织显著高于针刺中的表达水平；同样地，在IAA合成途径中，枸头橙中YUCCA家族YUCCA10基因的同源基因LOC 102627458表达水平在枝的顶端组织显著高于针刺（图2）。JA和IAA合成相关基因在枝顶端组织中的表达水平显著高于在针刺中的表达水平，与上述激素水平检测结果一致。这些结果进一步表明JA和IAA 合成路径调控基因在枸头橙针刺和枝不同发育过程可能起着重要调控作用。
3 讨论
植物表皮毛和刺的主要功能是增加表皮厚度，减少热量和水分散发，并保护植物免受昆虫和病原体的侵袭或机械损伤[5～7]。其中，拟南芥表皮毛是具有大的分枝的单细胞结构，其机制已经研究的较为清楚[8]。玫瑰、黄瓜和刺梨中类似拟南芥表皮毛的重要调控基因也均被报道[9-11]。表皮毛和皮刺均是表皮细胞的延伸，并无维管组织。而柑橘的针刺与枝类似，具有真正的维管组织。本研究结果表明，JA和IAA 的水平差异可能是造成针刺和枝发育不同的重要因素。枸头橙中JA和IAA 合成路径相关基因的同源基因在枝顶端组织中的表达水平显著高于在针刺中的表达水平，结果与拟南芥表皮毛的发育调控报道类似[4]。以上这些结果暗示着JA和IAA 合成路径调控基因在枸头橙针刺和枝不同发育过程可能起着重要调控作用。不同植物表皮毛和刺的发育调控机制存在一定的异同[12，13]，本研究为后期对柑橘针刺发育调控的进一步研究提供线索，以期阐述其调控机制。 参考文献
[1]周开隆,叶荫民.中国果树志·柑橘卷[M].北京：中国林业出版社，2010:133～134
枸头橙针刺和枝的激素水平差异分析
