红蓝光对设施‘红地球’葡萄花芽分化的影响.pdf

西南农业学报 Southwest China Journal of Agricultural Sciences ISSN 1001 4829 CN 51 1213 S 西南农业学报 网络首发论文 题目 红蓝光对设施 红地球 葡萄花芽分化的影响 作者 刘鑫 张亚红 袁苗 刘帅 葛静 周娟 收稿日期 2022 02 28 网络首发日期 2023 02 02 引用格式 刘鑫 张亚红 袁苗 刘帅 葛静 周娟 红蓝光对设施 红地球 葡萄花 芽分化的影响 J OL 西南农业学报 网络首发 在编辑部工作流程中 稿件从录用到出版要经历录用定稿 排版定稿 整期汇编定稿等阶 段 录用定稿指内容已经确定 且通过同行评议 主编终审同意刊用的稿件 排版定稿指录用定稿按照期 刊特定版式 包括网络呈现版式 排版后的稿件 可暂不确定出版年 卷 期和页码 整期汇编定稿指出 版年 卷 期 页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件 录用定稿网络首发稿件内容必须符合 出 版管理条例 和 期刊出版管理规定 的有关规定 学术研究成果具有创新性 科学性和先进性 符合编 辑部对刊文的录用要求 不存在学术不端行为及其他侵权行为 稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑 出版的技术标准 正确使用和统一规范语言文字 符号 数字 外文字母 法定计量单位及地图标注等 为确保录用定稿网络首发的严肃性 录用定稿一经发布 不得修改论文题目 作者 机构名称和学术内容 只可基于编辑规范进行少量文字的修改 出版确认 纸质期刊编辑部通过与 中国学术期刊 光盘版 电子杂志社有限公司签约 在 中国 学术期刊 网络版 出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版 以单篇或整期出版形式 在印刷 出版之前刊发论文的录用定稿 排版定稿 整期汇编定稿 因为 中国学术期刊 网络版 是国家新闻出 版广电总局批准的网络连续型出版物 ISSN 2096 4188 CN 11 6037 Z 所以签约期刊的网络版上网络首 发论文视为正式出版 红蓝光对设施 红地球 葡萄花芽分化的影响 刘 鑫 1 张亚红 2 袁 苗 1 刘 帅 1 葛 静 1 周 娟 1 1 宁夏大学农学院 银川 750021 2 宁夏大学食品与葡萄酒学院 银川 750021 摘 要 目的 探究不同比例红蓝光对设施 红地球 葡萄花芽分化的影响 解决设施内弱光环境导致的 红地球 葡萄花芽分化不良问题 方法 以 红地球 葡萄为实验材料 温室自然光作为对照 CK 通 过红 R 蓝 B 红蓝 2 1 R2B1 红蓝 4 1 R4B1 红蓝 6 1 R6B1 的 LED光照 处理 结合组织学 生 理指标和成花基因表达 结果 不同比例红蓝光对设施 红地球 葡萄的花芽分化有 显著影响 R4B1 和 R6B1 处理能显著提高设施 红地球 葡萄 成花率 其中 R4B1 处理下 花芽分化速度快 成花率最高 第 5 节达到 66 叶片 可溶性糖 淀粉 可溶性蛋白 类黄酮含量增加 成花基因 VvFUL VvFT VvAG VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 上调表达 而 VvLFY 和 VvFLC 下调表达 成花基因与成花率的相关 性分析表明 R4B1 处理下 的成花率与 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表达量正相关 成花基因 VvAP1 与 VvFT 正相关 与 VvAP2 VvAP3 负相关 VvFLC 和 VvAG 负相关 VvFT 与 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 正相关 成花基因 网络互作 分析 表明 VvAP1 VAP2 和 VvSOC1 表达量 和总关联度 高 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是 成 花基因相互作用关键节点 结论 R4B1 处理 能显著提高 红地球 葡萄叶片营养 物质 积累 和 成 花基因 表达 促进花芽分化 这些结果可以为深入了解红蓝光调控 红地球 葡萄花芽分化 的生理和分子机制提供参考 为改善 红地球 葡萄花芽分化提供理论依据 关键词 红地球 葡萄 红蓝 光 花芽分化 基因表达 中图分类号 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 研究意义 我国是葡萄 Vitis vinifera L 最大生产国 近年来设施葡萄迅速发展 成 为推动葡萄产业繁荣的新动力 1 但设施中的弱光环境导致设施 红地球 葡萄 栽培连续形 成花芽能力差 分化数量少 成为设施葡萄栽培生产中的突出问题 2 因此 花芽分化不良 已成为阻碍设施 红地球 葡萄产业健康发展的瓶颈 能否形成量多质优的花芽已成为设施 葡萄栽培取得成功的关键 前人研究进展 红地球 葡萄 对光反应敏感 设施弱光环境下 的花芽更多形成卷须 导致成花率下降 目前主要通过选用一些耐弱光品种 3 或采取更新修 剪措施 4 但两种措施都存在局限性 前者缺乏适合 西北地区 的优质耐弱光品种 后者对设 施 红地球 葡萄萌发新梢成花规律尚未展 开 研究 光照作为必不可少的环境因子 影响园 艺作物 生长发育 5 也是最容易调控的设施环境因素 光照强度直接影响植物的生长发育和 形态特征 6 光照周期影响植物的生育进程和营养生长 7 光质调节激素平衡 光合产物累 积等改变植物内部因子 从而调控成花基因的表达 8 9 是花芽分化的重要影响因素 不同 光质对园艺植物成花的影响不同 10 蓝光通过 改变 叶片中 营养物质积累 抑制了苹果开花 而红光对苹果开花影响不大 11 红光处理可促使茉莉花提前开花且增加花蕾数量 而蓝光延 迟茉莉开花但花蕾数量减少 12 因此 不同光质对长日照植物 成 花诱导的影响 取决于所涉及 的 物种 而红光与蓝光的结合可形成适合植物光合作用和形态发生的光谱吸收峰 激活植物 中复杂的光系统 启动生理和生化反应 形成完全发育的花芽 13 14 本研究切入点 LED 能 精准提供植物所需波长的光质 光强和光长 在设施园艺光环境调控中具有重要意义和作用 15 目前 使用不同光质 LED 提高产量和品质在花卉 和 蔬菜 16 18 上已有广泛应用 在果树 上也有一些研究 19 20 但 利用 LED 光照 措施提升设施内的光环境 改善设施葡萄花芽分化 的研究较少 且对设施葡萄花芽分化过程中内源物质变化及基因层面的研究还较欠缺 因此 深入研究 LED 光质 对调控葡萄花芽分化具有重要意义 拟解决的关键问题 本研究通过不 同红蓝光处理 对 花芽分化进程进行 组织学 生理 指标 和 成花相关基因 研究 进而 了解 红蓝 光对 红地球 葡萄花芽分化的调控机理 为设施 红地球 葡萄连年优质稳产提供理论依 据和解决方案 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验于 2020 年 4 10 月在银川市贺兰县园艺产业园 15 号阴阳结合型日光温室的阴棚 内进行 106 16 E 38 20 N 属中温带大陆性气候 阴棚 坐南朝北 东西走向 东西长度 90 m 南北跨度 9 m 脊高 4 5 m 覆盖材料为聚氯乙烯薄膜 PVC 年平均日照时数 2800 3000 h 年平均气温 9 7 试验材料为日光温室 9 年生的 红地球 Vitis vinifera cv Red Globe 葡萄 主干倾斜 L 树形 株行距为 0 8 m 1 5 m 1 2 试验设计 试验设计 5 种不同比例红蓝光 红光波长 620 nm 蓝光波长 435 nm 分别为红 R 蓝 B 红蓝 2 1 R2B1 红蓝 4 1 R4B1 红蓝 6 1 R6B1 的 LED 植物灯 以温室自然光 作为对照 CK 不同处理间以遮光膜相隔 共 72 株树 分 6 个 小区 每个小区 12 株 3 次 重复 在每组试验行树体上方 30 cm 安置灯管 叶面光照强度 300 mol m2 s 时长 14 h d 光照时段为 8 00 22 00 选取健康 长势相同的葡萄植株挂牌标记 观察试验植株情 况 新梢长至 10 叶时进行摘心 副梢留 1 叶摘心 进行常规水肥管理 1 3 生理指标的测量 红地球 葡萄从萌发开始光照 到果实成熟 2020 年 9 月 15 日 采收结束光照 新梢 展叶时 2020 年 4 月 15 日 开始采集长势相近 基部粗度一致的枝条 随机取样 每个处理 采集 20 只枝条 选择 4 6 节花芽和叶片 用锋利刀片取下 剥去外部鳞片 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 花芽石蜡切片和花芽分化进程划分参照朱维等 21 将不同节位叶片混匀 可溶性糖和淀 粉含量采用蒽酮 硫酸比色法测定 可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 G 250 染色法测定 类 黄酮含量采用分光光度法测定 所有测量指标 3 次重复 具体步骤 参考王学奎等 22 1 4 成花相关基因的表达分析 选择成熟期 2020 年 9 月 15 日 上午 9 00 取各处理第 5 节花芽 以减少由于昼夜节律 而导致基因表达差异的可能性 将取下的花芽立即置于液氮中 用 OminiPlant RNA Kit DNase I 试剂盒 北京康为世纪生物科技有限公司 提取样 品 的 RNA 利用 Nanodrop 2000 检测 RNA 的浓度和纯度 琼脂糖凝胶电泳检测 RNA 完整性 使用 Agilent 2100 测定 RIN 值 根据 Genbank 发表的葡萄基因序列 利用 Primer 6 0 软件设计 成花基因特异性引物 表 1 23 由生物工程 上海 股份有限公司合成 选用 VvACTIN1 GenBank XP 008654957 1 为内参基因 采 用 2 Ct法计算基因相对表达量 qRT PCR 使用 ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix 试剂盒 南京诺唯赞生物科技有限公司 PCR 反应体系为 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 反应 程序为 50 反转录 5 min 95 预变性 10 min 95 变性 10 s 60 退火延伸 30 s 40 次 循环 3 次 重复 表 1 实时荧光定量 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 登陆号 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 数据统计与分析 采用 SPSS 25 0 进行单因素方差分析 One way ANOVA Duncan 法进行多重比较 0 05 Origin Pro 2021 软件进行制图 数据为平均值 标准差 采用 Cytoscape 3 8 0 软 件 选取相关性大于 0 6 的基因 构建 基因 间相互作用网络 使用 CytoHubba 工具 MNC 找出节点 基因 并将 基因 按总关联度大小进行排序 2 结果与分析 2 1 红地球 葡萄花芽分化进程划分 通过对不同处理下 红地球 葡萄各节位花芽分化观察 将花芽分化进程分为 未分化期 始分化期 花原始体发育期 花序 主轴 发育期 和花序二级轴发育 期 5 个阶段 图 1 a 未分化期 b 始分化期 c 花原始体发育期 d 花序主轴发育期 e 花序二级轴发育期 A 生长点 LP 叶原基 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 ation of main cob of inflorescene e ation of second cob of inflorescene A Apex LP Leaf primordium IP Inflorescence primordium BR Bracts BP Branching primordium 图 1 红地球 葡萄花芽分化进程切片 Fig 1 Paraffin section of flower bud differentiation process of Red Globe grape 2 2 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄第 4 节花芽分化进程的影响 红地球 葡萄的花芽分化是一个循序渐进的过程 且各阶段持续时间长 从图 2 可以 看出 对照和红蓝光处理下的第 4 节花芽于 5 月 15 日开始进入始分化期 并且同期 R4B1 和 R6B1 处理已有花芽进入花原始体发育期 6 月 15 日 所有处理进入花序主轴发育期 6 月 30 日 R4B1 和 R6B 处理已经进入花序二级轴发育期 7 月 15 日所有处理进入花序二级 轴发育期 其中 R4B1 和 R6B1 处理所占比例为 40 和 35 对照为 10 而 R 和 B 处理 仅为 5 所有处理于 7 月 30 日通过始分化期 8 月 30 日通过花原始体发育期 图 2 不同比例 红蓝光对 红地球 葡萄第 4节花芽分化进程的影响 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 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄第 5 节花芽分化进程的影响 由图 3 可以看出 红蓝光处理下 红地球 葡萄第 5 节花芽分化速度差异明显 4 月 30 日 所有处理均没有进入分化期 R4B1 和 R6B1 处理在 5 月 15 日已有花芽进入花原始体发 育期 而其他处理在 5 月 30 日才开始有花芽进入花原始体发育期 R2B1 R4B1 和 R6B1 处理在 6 月 30 日开始进入花序二级轴发育期 进入分化期的花芽分别占比为 75 90 和 90 而 CK R 和 B 处理进入分化期的花芽占比为 75 65 和 55 7 月 15 日 所有处 理均进入花序二级轴发育期 并在 8 月 30 日通过花原始体发育期 图 3 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄第 5节花芽分化进程的影响 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 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄第 6 节花芽分化进程的影响 由图 4 可以看出 红蓝光处理下的 红地球 葡萄第 6 节花芽在 5 月 15 日全部进入始 分化期 5 月 30 日进入花原始体发育期 6 月 15 日进入花序主轴发育期 其中 R4B1 和 R6B1 处理分化速度大于其他处理 6 月 15 日时 R 和 B 处理仍有部分花芽未进入分化期 7 月 15 日 所有处理均进入花芽分化期 且 R2B1 R4B1 和 R6B1 处理全部通过始分化期 7 月 30 日 全部处理均通过始分化期 进入花序二级轴发育期 R4B1 和 R6B1 处理进入花 序二级轴发育期的花芽占比分别为 55 和 45 CK 为 20 而 B 处理仅为 10 8 月 15 日 R4B1 处理全部进入花序主轴发育期和花序二级轴发育期 图 4 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄第 6节花芽分化进程的影响 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 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄成花率的影响 不同 红蓝光 处理下 红地球 葡萄各节位成花率差异显著 图 5 单一红 蓝光补光处 理下成花率降低 红蓝光组合补光处理下成花率升高 第 5 节成花率高于第 4 和第 6 节 不 同处理下 第 5 节以 单一蓝光成花率最低 为 38 R2B1 处理和 CK 成花率相等 为 50 R6B1 和 R4B1 处理 均 显著 高于 CK 分别为 62 和 66 表明 R4B1 和 R6B1 处理能显著提 高 红地球 葡萄的成花率 图 5 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄成花率的影响 Fig 5 Effect of different proportions of red and blue light on flowering rate of Red Globe grape 2 6 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄叶片可溶性糖和淀粉含量的影响 从图 6 可以看出 CK 叶片可溶性糖含量在花芽未分化时上升 花芽分化前期含量持续 下降 进入花序二级轴发育期后开始上升 直到花芽分化末期 不同红蓝光处理下叶片可溶 性糖含量变化趋势基本相同 花芽分化前期可溶性糖含量持续上升 进入花原始体发育期后 含量开始下降 进入花序二级轴发育期后开始上升 不同处理下叶片的淀粉含量变化趋势相 同 在花芽分化前期淀粉含量持续上升 进入花原始体分化期后 迅速下降 随后在花序二级 轴发育期开始上升 进入花序原基分化期后 消耗的大量的糖和淀粉 R4B1 和 R6B1 处理 下的可溶性糖和淀粉含量高于其他处理 这些较高水平的碳水化合物为前期花芽分化提供了 能量 图 6 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄叶片可溶性糖和淀粉含量的影响 Fig 6 Effect of different proportions of red and blue light on soluble sugar and starch content of Red Globe grape leaves 2 7 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄叶片可溶性蛋白和类黄酮含量的影响 由图 7 可以看出 不同处理后叶片可溶性蛋白含量变化趋势相同 花芽分化前期至花序 二级轴分化期叶片可溶性蛋白含量不断上升 在花芽分化后期下降后趋于稳定 整个过程中 R4B1 和 R6B1 处理含量高于其他处理 CK 和 R 处理含量最低 叶片类黄酮含量在花芽分 化开始前水平较低 在花芽始分化期迅速上升 进入花原始体发育期后含量开始下降 最高 点分别为 R 处理在花原始体发育期 R2B1 处理在花序主轴发育期 其他处理在花序二级 轴发育期 图 7 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄叶片可溶性蛋白和类黄酮含量的影响 Fig 7 Effect of different proportions of red and blue light on Soluble protein and flavonoid contents of Red Globe grape leaves 2 8 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄成花基因表达量的影响 以 CK 成花基因表达量为对照 对不同补光组合下花芽成花基因表达进行了实时荧光定 量 PCR 分析 图 8 在不同补光组合处理下 花芽中 VvAP2 VvSOC1 表达量均显著提高 VvLFY 表达量显著降低 在 R 和 B 处理下 花芽中 VvAP2 和 VvAP3 表达量最高 在 R2B1 处理下 花芽中 VvFUL 和 VvAP1 表达量最高 在 R4B1 处理下 花芽中 VvFT VvAG VvAP2 和 VvSOC1 表达量最高 在 R6B1 处理下 花芽中 VvFUL VvFT 和 VvSPL10 表达量最高 图 8 不同比例红蓝光对 红地球 葡萄花芽成花基因表达量的影响 Fig 8 Effects of different proportions of red and blue light on flowering gene expression of Red Globe grape 2 9 不同比例红蓝光下 红地球 葡萄 成花基因间的相关性分析及相互作用 对不同补光组合下的成花率和 10 个成花相关基因的表达量进行相关性分析 表 2 CK 的成花率与 VvAP2 表达量显著正相关 与 VvSOC1 表达量负相关 R 处理的成花率与 VvFT 表达量显著正相关 与 VvAP1 表达量显著负相关 B 处理的成花率与 VvSOC1 表达量显著 正相关 与 VvAG 表达量负相关 R2B1 处理的成花率与 VvAP2 表达量负相关 R4B1 处理 的成花率与 VvFUL VvFT 和 VvSPL10 表达量显著正相关 R6B1 处理的成花率与 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表达量正相关 表 2 不同比例红蓝光下 红地球 葡萄 成花基因 与 成花率 的相关性分析 Table 2 The correlation analysis between flowering gene and flowering rate of Red Globe grape under different proportions of red and blue light 处理 基因 成花率 相关系数 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 处理下成花率显著提高 因此 对 R4B1 和 R6B1 处理下相关性大于 0 6 的 成花 基因 进一步的相互作用网络分析 图 9 可以看出 R4B1 和 R6B1 处理下 VvAP1 VvAP2 和 VvSOC1 的相对表达量较高 此外 在 R4B1 处理下 VvAP1 VvAP2 VvAP3 和 VvLFY 为节点基因 其中 VvAP1 与 VvFT 正相关 与 VvAP2 VvAP3 负相关 VvFLC 和 VvAG 负相关 VvFT 与 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 正相关 在 R6B1 处理下 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 为节点基因 其中 VvAP1 与 VvAP2 VvLFY 负相关 VvAP2 与 VvLFY VvFT 和 VvSOC1 正相关 VvFLC 与 VvSOC1 和 VvAG 负相关 圆代表基因 圆的大小与基因表达水平呈正相关 圆的颜色深浅与总关联度正相关 粗框圆为节点基因 连接线粗细与 基因间的相关性大小呈正相关 红色为正相关 蓝色为负相关 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 图 9 R4B1和 R6B1处理下成花基因相互作用网络图 Fig 9 Interaction network of flowering genes under R4B1 and R6B1 treatments 3 讨 论 光照是花芽形成的必需条 件 光质影响植物内部营养物质积累 进而调节枝梢营养和生 殖平衡 24 众所周知 碳水化合物代谢涉及淀粉和糖的合成 分解代谢和相互转化 在多个 成花途径中具有重要的信号和能量作用 25 可溶性糖是花芽分化过程中的营养基础 与甜樱 桃 26 骏枣 27 等果树的花芽分化显著正相关 淀粉是碳水化合物中最重要的部分 代表 着 植 物 体 有机营养水平 并根据植物需要进行调动或积累 叶片中较高的淀粉含量促进苹果树花 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续上升 进入花序原基分化期 后下降 在花序二级轴发育期开 始上升 不同光照处理下的碳水化合物含量均高于 CK 其 中 R4B1 和 R6B1 处理下碳水化合物含量最高 表明在 红地球 葡萄花芽分化中期消耗 了大量的碳水化合物 而补光处理下叶片较高的碳水化合物水平促进了花芽分化 可溶性蛋白作为花芽分化的重要生理指标 与植物性状表 达密切 相关 在植物花芽转变 过程中是不可或缺的营养物质 29 黄酮类化合物在植物体内合成代谢起源于光合产物 遍布 植物体的各个组织 对植物生殖生长起着重要作用 30 本研究发现 不同补光处理叶片蛋白 含量显著提高 与刘帅 31 的研究结果一致 并在花芽未 分化期开始上升至花序二级轴发育期 达到最大值 叶片类黄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较高水 平 表明良好的花芽分化需要积累大量的可溶性蛋白和类黄酮 控制花芽分化的基因 需要特定的外界刺激和内部各种生理调节后进行表达 成花基因的 相关研究有助于从根本上 了解光环境对花芽分化的影响 FT 蛋白作为开花素 促使花分生 组织特异性基因的表达 促进 开花 32 R4B1 和 R6B1 处理下 VvFT 基因的表达水平显著上 调 说明植物光受体在受到红蓝光刺激后 通过信号传递调控相关基因表达 进而影响花芽 分化 33 此外 FT 还可以 激活花整合基因 SOC1 和花分生组织基因 AP1 启动拟南芥的花 转换和花芽分化 然后 SOC1 激活花分生组织识别基因 LFY 控制花的诱导 34 SOC1 既 作为信号通路的响应因 子 又作为开花信号整合因子调节拟南芥开花 35 AP1 和 FUL 是花 分生组织特征基因 调控花序分生组织向花分生组织的转变 36 LFY 通过整合环境和内源信 号 控制植物花的生长发育 37 本研究中 R4B1 处理下 VvFT 和 VvAP1 VvSOC1 表达正相 关 与前人研究结果一致 AP2 AP3 和 AG 是花器官特征基因 参与植物花芽分化 FLC 是调控春化作用的关键基因 对成花基因 FT 和 SOC1 有抑制作用 38 SPL10 是成花网络中 赤霉素途径调控基因 对成花有正向调控作用 39 成花率较高的 R4B1 和 R6B1 处理下成花 基因与成花率相关性表明 成花率与 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表达量正相关 与 VvLFY VvAP3 和 VvFLC 表达量负相关 进一步的网络互作图表明 VvAP1 VAP2 和 VvSOC1 表达量和总关联度较高 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是成花基因相互作用关键节点 4 结 论 不同比例红蓝光对设施 红地球 葡萄的花芽分化和 成 花基因表达有 显著影响 其中 R4B1 处理下叶片 可溶性糖 淀粉 可溶性蛋白 类黄酮含量 显著提高 成花基因 VvFUL VvFT VvAG VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvSPL10 上调表达 VvLFY 和 VvFLC 下调表达 促进了 红地球 葡萄的花芽分化 成花率与 VvFUL VvFT VvAG 和 VvSPL10 表达量正 相关 VvAP1 VvAP2 VvSOC1 和 VvLFY 是 成 花基因相互作用关键节点 但光质是如何影 响植物体内营养物质合成转运以及成花基因的调控机制仍需进一步研究 参考文献 1 王海波 王孝娣 史祥宾 等 我国设施葡萄促早栽培标准化生产技术 J 中国果树 2018 1 8 15 2 赵文东 孙凌俊 徐 静 等 薄膜温室葡萄花芽分化规律的研究 J 果树学报 2006 1 9 12 3 贾 楠 袁军伟 韩 斌 等 蜜光和宝光葡萄品种花芽分化时间和各时期特征 J 新疆农业科学 2019 56 11 2015 2022 4 王海波 赵君全 王孝娣 等 设施促早栽培夏黑葡萄更新修剪萌发新梢不同节位冬芽成花规律 J 中国果树 2014 6 37 39 5 Mcclung C R Lou P Hermand V et al The importance of a