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扁豆密植与掐尖栽培技术研究及干扰黄酮合成酶基因对异黄酮含量的影响

作　者: 胡燕琳
导　师: 武天龙
学　校: 上海交通大学
专　业: 作物遗传与育种
关键词: 扁豆 密植 掐尖 大豆 异黄酮 发根农杆菌
分类号: S643.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


扁豆作为一种用途广泛、经济价值高,应用前景好的蔬菜,已渐渐迈入产业化的道路。随着产业化对品质及产量等方面越来越高的要求,扁豆种植栽培技术创新形成了趋势。本研究从种植密度和掐尖两个方面对扁豆的栽培技术进行了探索和分析。为研究不同的种植密度对扁豆产量的影响,寻求最佳种植密度来提高扁豆产量,以‘上海交大红扁豆1号’为供试品种,采用4种种植密度处理,通过对上海生产上扁豆一年两个采收阶段的产量测定与分析,研究不同种植密度下的增产效果,为扁豆密植栽培提供理论依据。结果表明,合理的种植密度为第1采收阶段期间49995株/ hm~2,第2采收阶段期间24998株/ hm~2,即平均在37496株/ hm~2,与目前的8250株/ hm~2比较,增产124.3%,超过此密度后,产量开始降低。密植后,扁豆在采收第1阶段(4月1日至6月30日)增产80.48%~272.96%,采收第2阶段(7月1日至10月15日)增产0~9.8%,扁豆增产效果第1阶段大于第2阶段。在扁豆的生产中,通过动态的合理密植,可以明显提高扁豆的产量。为研究扁豆栽培直立化种植对农艺性状及产量性状的影响,本研究以‘上海交大红扁豆1号’为供试品种,采用掐尖处理不搭架的方式,分别在2-3叶、4-5叶、6-7叶和8-9叶期对扁豆进行掐尖处理,将扁豆的植株高度分别控制在40、60、80和100cm,通过分析倒伏程度、开花期、收获期、单株鲜重、单株鲜荚产量和经济系数等性状,研究掐尖对扁豆的农艺性状和产量性状的影响,以期寻求扁豆栽培的适宜掐尖时间,为扁豆直立化栽培提供理论依据。结果发现,在2-5叶期进行掐尖调控,倒伏程度为较轻的1.2~2.3级,开花期提早7.3~9.6天,采收期提早4.6~6.6天,和不掐尖相比差异显著;茎杆鲜重比对照(CK)减少42%~25.8%;鲜荚数量和CK相比较减少10.4~20.7个/株,鲜荚产量和CK相比较减少47~137g/株,但是,2-3叶期掐尖处理的经济系数和CK的0.257相比增加了0.131;因此,在扁豆的生产中,在适宜的时间进行掐尖,并结合高密度的栽培技术,可以有效提高扁豆的生产效益和经济效益。异黄酮是黄酮类化合物大家族中的一个十分瞩目的亚类,是植物生长过程中生成的一类次生代谢产物,在大豆中主要有12种异黄酮成分。异黄酮对于植物自身的生长和人类保健具有非常重要的作用。相较于传统育种的低效率,通过控苯基丙酸类代谢途径提高大豆中异黄酮的含量具有耗时短,提高潜力大的优点。本研究采用RNAi技术原理,用K599和ATCC15834两种发根农杆菌转化大豆(垦丰16号)子叶外植体,干扰类黄酮代谢途径中黄酮合成酶基因(fns),通过GUS组织化学检测和PCR分子检测,筛选出转基因毛状根,并用HPLC(高效液相色谱)来分析fns基因干扰后异黄酮含量的变化情况。实验结果获得了转基因的毛状根,并发现发根农杆菌的种类和植物受体的基因型以及相关的操作方法对转化率具有很大的影响,其中K599的侵染转化率高于ATCC15834。HPLC分析结果显示,fns基因RNAi植物表达载体转化生成的毛状根中,大豆苷(Daidzin)、黄豆苷(Glycitin)、染料木苷(Genistin)、黄豆甙元(Daidzein)、染料木素(Genistein)的含量与对照相比,分别提高了581.9 ?g/g、9.3 ?g/g、23.3 ?g/g、43.5 ?g/g、1.6 ?g/g,增长率分别为68.1%、66.9%、41.0%、40.4%和37.2%,且总量提高了659.6 ug/g,增长率为63.6%。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-15
符号说明  15-16
第一部分 扁豆密植与掐尖栽培技术研究  16-42
  第一章 文献综述  16-25
    1.1 扁豆概况  16-17
    1.2 扁豆栽培和种植概况  17-18
    1.3 密植技术  18-22
      1.3.1 植物密植技术对植株的影响研究概况  18-21
      1.3.2 扁豆密植研究现状  21-22
    1.4 掐尖技术  22-24
      1.4.1 不同作物的掐尖技术  22-23
      1.4.2 掐尖对作物品质和产量的影响  23
      1.4.3 掐尖时期的研究  23-24
      1.4.4 掐尖的注意事项  24
    1.5 本实验的研究目的及意义  24-25
  第二章 密植栽培对扁豆产量的影响  25-33
    2.1 材料与方法  25-26
      2.1.1 试验时间、地点  25
      2.1.2 试验材料  25
      2.1.3 试验方法  25-26
    2.2 结果与分析  26-30
      2.2.1 不同种植密度的增产效果  27-28
      2.2.2 不同种植密度不同时间采收阶段的产量表现  28-29
      2.2.3 扁豆不同种植密度总产量分析  29-30
    2.3 讨论  30-33
      2.3.1 扁豆的多年生特性需要采用动态的密植技术  31
      2.3.2 扁豆合理密植可以获得高产  31-32
      2.3.3 扁豆密植需进一步研究  32-33
  第三章 掐尖直立化生长调控对扁豆农艺性状及产量性状的影响  33-42
    3.1 材料与方法  33-35
      3.1.1 试验时间、地点  33
      3.1.2 试验材料  33
      3.1.3 试验方法  33-35
    3.2 结果与分析  35-39
      3.2.1 掐尖直立化生长调控对扁豆农艺性状的影响  35-37
      3.2.2 掐尖直立化生长调控对扁豆产量性状的影响  37-39
    3.3 讨论  39-42
      3.3.1 扁豆蔓生特性需要采用直立化生长调控技术  39-40
      3.3.2 直立化生长调控技术可以提高扁豆的生长效率  40
      3.3.3 直立化生长调控技术可以提高扁豆的经济效益  40
      3.3.4 直立化生长调控技术可以为扁豆密植提供操作基础  40-42
第二部分 干扰黄酮合成酶基因对异黄酮含量的影响  42-76
  第一章 综述  42-53
    1.1 异黄酮的研究  42-46
      1.1.1 异黄酮的结构和种类  42-43
      1.1.2 异黄酮的功能作用  43-44
      1.1.3 大豆异黄酮的生物合成途径  44-46
    1.2 FNS 的研究  46
    1.3 毛状根的研究进展和应用  46-52
      1.3.1 发根农杆菌及Ri 质粒的基本特征  47-48
      1.3.2 发根农杆菌的转化机制  48-49
      1.3.3 毛状根的特点和鉴定方法  49
      1.3.4 Ri 质粒转化的优点及其影响因素  49-50
      1.3.5 发根农杆菌介导毛状根生成的应用  50-52
      1.3.6 发根农杆菌介导大豆转化的研究进展  52
    1.4 本课题研究的目的和意义  52-53
  第二章 材料和方法  53-64
    2.1 材料和试剂  53-56
      2.1.1 植物材料  53
      2.1.2 质粒和菌种  53
      2.1.3 实验试剂  53
      2.1.4 培养基和溶液配方  53-55
      2.1.5 PCR 扩增所用引物列表  55-56
    2.2 实验方法  56-64
      2.2.1 质粒的少量提取与鉴定提取（碱法）  56-57
      2.2.2 植物表达载体导入农杆菌  57-58
      2.2.3 发根农杆菌诱导大豆毛状根的生成  58-60
      2.2.4 植物基因组DNA 提取  60-61
      2.2.5 毛状根GUS 组织化学检测  61-62
      2.2.6 毛状根PCR 分子检测  62-63
      2.2.7 HPLC 测定毛状根中类黄酮含量  63-64
  第三章 结果和分析  64-73
    3.1 植物表达载体导入农杆菌  64-65
    3.2 K599 和ATCC15834 转化毛状根的生成情况分析  65-67
    3.3 毛状根的GUS 组织化学检测  67-69
    3.4 毛状根的 PCR 检测  69-71
    3.5 HPLC 分析毛状根中类黄酮的含量变化  71-73
  第四章 讨论  73-76
    4.1 发根农杆菌介导的植物转化  73-74
      4.1.1 K599 的致生根率和转化率高于 ATCC15834  73-74
      4.1.2 影响发根农杆菌转化效率的其他因素  74
    4.2 转化毛状根的分析  74-76
      4.2.1 毛状根的组织化学检测和分子检测  74-75
      4.2.2 转化毛状根中异黄酮含量分析  75-76
参考文献  76-86
致谢  86-88
攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利  88

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 豆荚类 > 扁豆（鹊豆、蛾眉豆）
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