苹果生长根与吸收根的转录差异分析及重要功能基因鉴定

Root is the basis of the fruit trees, root structure and function regulation is the key of orchard soil management. Apple roots have different functions, and in the soil, absorbing roots can improve the photosynthetic efficiency, prevent the senescence of leaf, increase branches’ storage nutrition, regulate the growth of autumn shoot, improve the quality of flower bud, and increase fruit yield. As well, the growing roots can improve the vigor of the tree. Therefore, under field conditions, by RNA sequencing techniques, we can look into the difference gene expression between growing root and absorbing root, by building root genomes database, as well as by using of molecular biology technology to analysis of gene function, all of these are significant theoretical importance for the development of the root genomics and of practical significance to transform root architecture of apple stock, soil management as well as reforming management regimes.

根系管理是苹果栽培生产的关键。在土壤载体生产中，吸收根的大量发生和控制生长根的旺长，能够有效的提高叶片光合效率，提高花芽分化及枝条贮藏营养，稳定树势；而生长根则有利于提高树势。因此，大田条件下，利用高通量测序技术，深入了解生长根与吸收根基因表达差异，构建根系功能基因组数据库，并利用分子生物学技术对重要差异基因进行功能解析，对于根系基因组学的发展具有重要的理论基础作用，同时对苹果砧木根系构型的诱导、土壤管理及栽培制度改革具有重要理论指导作用。

根系管理是苹果栽培生产的关键。在土壤载体生产中，吸收根的大量发生和控制生长根的旺长，能够有效的提高叶片光合效率，提高花芽分化及枝条贮藏营养，稳定树势；而生长根则有利于提高树势。大田条件下，利用高通量测序技术，深入了解生长根与吸收根基因表达差异，构建根系功能基因组数据库。并利用分子生物学技术对重要差异基因进行功能解析，对于根系基因组学的发展具有重要的理论基础作用，同时对苹果砧木根系构型的诱导、土壤管理及栽培制度改革具有重要理论指导作用。主要结果如下：.1.苹果吸收根的大量发生和控制生长根的旺长，能够有效的提高叶片质量，提高花芽分化及枝条贮藏营养，进一步提高苹果的产量和品质，是果树优质丰产的关键。 “三层节水”处理后吸收根增加121%；短枝比例增加44.26%；叶片厚度显著提高9.06%，栅栏组织细胞排列紧密，叶绿素提高7.1%；顶芽和腋芽及叶原鳞片数增加1-2片；叶片POD含量增加，MDA含量降低，缓解了叶片膜脂过氧化进程。.2.利用差异表达谱测序技术，对两类新生根中差异表达基因进行了研究，筛选到了1,646个差异基因。广泛参与次级代谢途径、植物与病原互作、植物激素信号转导、苯丙烷代谢途径、核糖体及淀粉和蔗糖代谢及黄酮类代谢等。多数基因具有细胞内功能定位、催化活性、离子绑定及跨膜转运等功能定位。.3. 利用生物信息学方法从苹果基因组中鉴定到123个MAPKKK基因；系统进化分析分为3个亚类，即Raf，ZIK和MEKK。MdRaf5的过表达植株，可能由于气孔闭合和蒸腾速率的调节，导致对干旱胁迫的敏感性降低。.4. 筛选了苹果基因组中的IAA基因，并进行了广泛的表达分析，从中筛选了重要的基因IAA9和IAA11进行功能鉴定。转基因植株主根长度仅为野生型56%和67%。