番茄花柄外植体脱落的生理机制

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1、沈阳农业大学博士学位论文番茄花柄外植体脱落的生理机制姓名：王彦昌申请学位级别：博士专业：蔬菜学指导教师：李天来2003.6.10——姿塑查些查兰苎主堂焦堕苎——摘要器官脱落是自然界普遍发生的现象，落花是重要的番茄生理障害，舅理研究在植物残体的自然降解以及农学应用方面具有重要价值。研究番赢柄脱落将为解决脱落的理论问题以及落花的生物防治提供理论依据。本硼报道了番茄花柄外植体的脱落诱导、生理生化变化、同工酶酶谱变化以及区的组织与细胞形态学过程。『主要的结果如下：外源乙烯的主要作用是促进番茄花(蕾、果)柄外植体脱落。开花燕花柄外植体随着乙烯诱导浓度的增大，脱落减少，而幼果果柄外植体随者烯浓度

2、增大，脱落增加；蕾期取样的花蕾柄外植体对40肛L·L．1乙烯最敏女外源IAA的主要作用是抑制番茄花(蕾、果)柄外植体脱落，外源IAA浓度高，抑制效果越明显，高于100

3、Ig·g-1的外源IAA能完全阻止脱落。但低5

4、Ig·f1的外源IAA处理会出现促进花柄脱落的情况，O．11．1g·g-1的外源u尤其有效。在花柄外植体形态学上端施用IAA比在其形态学下端施用“具有更强的抑制脱落的效果。IAA可以有效抑制乙烯预处理对脱落的诱导用。KT、GA3对番茄花柄外植体的脱落均有一定抑制作用；ABA能促进茄花柄外植体脱落，浓度越大，促进的效果越强。脱落还受到花柄外植体的空间培养方向或水分供应部位的

5、影响。与垂培养相比，水平培养具有强烈的抑制脱落作用；而垂直培养中，水分供应形态学部位和培养时的方向同时对脱落产生影响。自然脱落或乙烯诱导的脱落中，脱落启动初期，离区IAA代谢水平受快速抑制，然后恢复并逐渐升高，乙烯处理导致脱落中后期离区IAA代谢平更高，使脱落初期远轴端L讼水平持续升高。花柄外植体离区的内源GA水平在脱落中会存在一个高峰，但乙烯处理使此高峰值推迟，表明在脱落．期，GAit3的代谢水平受到乙烯抑制。脱落过程与花柄外植体离区的内源A1／水平没有明显关系；在自然脱落初期远轴端的内源ABA水平出现一个高l变化，乙烯导致脱落后期远轴端的ABA维持在较高水平。番茄花柄外植体脱落早

6、期，远轴端和离区的Col、PG及PE活性就开j捅安升高，乙烯诱导的Cel、PG及PE活性升高更快，活性也更高，但此时脱落率很低；离区的POD活性只在脱落的最后阶段急剧升高，其它部位的POD没有变化。因此，离区的Cel、PG及PE等细胞壁降解酶活性与脱落进程并不完全一致，而是在脱落发生前就开始升高的。近轴端的细胞壁降解酶与脱落的关系不大。与番茄花柄外植体脱落最密切的同工酶是POD及EST同工酶。其中，在脱落中l∞=0．8744EST同工酶的表达急剧降低伴随着l强司．8558EST同工酶微量表达，Rf--0．6977、Rf--0．6512及I治劬．6093三种EST同工酶也只有在脱落开始

7、后出现。Rf--4045POD主要在离区及近轴端以及脱落开始后的远轴端少量表达。三个部位的SOD同工酶表达存在强弱分化，远轴端的酣印．545SOD同工酶较强，而Rf--0．9366CAT同工酶在离区及近轴端的表达强于远轴端。脱落中离区组织断裂的顺序是由小面积皮层及微管组织区到表皮或其它皮层及微管组织区再到中央髓部。分离完成前，离区附近细胞出现衰老特征，细胞膜部分解体，细胞壁逐渐出现较粗的纤维化，然后解体，细胞间出现黑色结晶体，部分区域的细胞质壁分离，线粒体减少，大部分线粒体的嵴膨胀，双层膜消失，出现大量胞排现象，细胞从细胞膜向外分泌双层膜泡状物。这些变化显示，脱落过程中离区的断裂是发

8、生在离区及其附近细胞问的整体衰老过程。离区细胞代谢的结果使细胞结构破坏，细胞内含物外溢，各种细胞器变形或解体，最终组织整体分离。y通过以朝究明确了花柄外植体脱落的诱导特点，提出脱落诱导研究中较优的实验系统。证明了花柄外植体在重力场中的方向与脱落有关，提出远轴端在花柄外植体脱落过程中具有重要作用。此外，研究还对用生长素梯度理论解释脱落机理提出质疑，鉴定了脱落过程中的同工酶酶谱特征，发现几种EST同工酶的表达与脱落密切相关。同时，本研究还描述了脱落中离区的组织变化，揭示了脱落中离区的细胞行为。、，，、、／关键词：番茄：脱落；离区；花柄外植体；诱导；’_】L激素；细胞壁降解酶；同工酶；形态

9、学。，’／。‘∥2沈阳农业大学博士学位论文．L上I=苎，刖昂器官或组织的脱落是大多数植物存在的一种现象。由于脱落在农业生产与植物发育研究等方面具有重要价值，许多研究者对植物器官脱落进行了深入广泛的研究，取得很多成果。根据WouterGvanDoom和AnthonyD．Stead的统计(1997)，仅花器官脱落研究的材料涉及58个属共89个种的双子叶植物，以及7个属共30个种的单子叶植物。除了花器官外，还没有人对其它器官、组织脱落的多样性作出过概述。但是脱落