多胺与乙烯互作对菜用大豆花荚败育的影响机制研究

花荚败育是菜用大豆生产中普遍存在的生理现象，也是制约产量提高的关键因素。乙烯是控制植物器官衰老、脱落的主要激素，多胺具有延缓衰老、提高抗逆性的作用，两者在功能上存在拮抗效应；同时，多胺、乙烯还有一共同的合成前体S-腺苷蛋氨酸，因此还存在竞争机制。项目组前期通过对500余份菜用大豆种质资源的筛选，获得了多份花荚败育率差异显著的材料，并对不同材料败育/正常花荚多胺、乙烯含量差异进行了初步研究。本项目在课题组前期研究的基础上，进一步对菜用大豆败育/正常花荚中多胺、乙烯合成关键酶活性及酶基因在不同材料、花荚不同部位以及不同败育时间的表达差异进行研究；结合外源多胺、乙烯以及相应抑制剂处理，研究多胺、乙烯对菜用大豆花荚败育以及彼此生物合成的影响，以期明确多胺与乙烯互作对菜用大豆花荚败育的影响机制，为生产上利用外源物质调控菜用大豆花荚败育以及遗传上以多胺和乙烯互作途径相关因子作为改良靶标提供理论依据。

花荚败育是大豆生产中普遍存在的生理现象，也是制约产量提高的关键因素。乙烯是控制植物器官衰老、脱落的主要激素，多胺具有延缓衰老、提高抗逆性的作用，两者在功能上存在拮抗效应；同时，多胺、乙烯还有一共同的合成前体S-腺苷蛋氨酸，因此还存在竞争机制。近年来，进口大豆对国产大豆造成了严重的冲击，菜用大豆成了我国大豆产业新的增长点，对振兴我国的大豆产业具有十分重要的作用。项目组前期通过对500余份菜用大豆种质资源的筛选，获得了多份花荚败育率差异显著的材料，本研究选用花荚败育率差异显著的材料‘衢鲜1号’和‘春丰早’为试材，研究了外源多胺、乙烯和多胺合成抑制剂D-精氨酸和乙烯合成抑制剂氨氧乙基乙烯基甘氨酸对多胺、乙烯合成、两者代谢相关酶活性以及酶基因表达的影响。结果表明，外源腐胺处理可以显著降低两者的花荚败育率，D精氨酸可以显著提高两者的花荚败育率；同时，外源腐胺处理后，两者花荚游离态、束缚态、结合态三种多胺含量均显著升高，多胺合成关键酶ADC、ODC、SAMDC活性均显著提高，相反，D-精氨酸处理后，两者花荚游离态、束缚态、结合态3中多胺含量均显著下降，多胺合成关键酶ADC、ODC活性略有升高，SAMDC活性显著下降，多胺代谢相关酶的活性变化同合成酶基本一致，酶基因的表达同酶活性变化趋势一致。外源乙烯处理可以显著提高两者的花荚败育率，而AVG则可以显著降低两者的花荚败育率；同时，外源乙烯处理后，两者花荚游离态、束缚态、结合态3中多胺含量均显著降低，多胺合成关键酶ADC、ODC、SAMDC活性均显著降低，相反，AVG处理后，两者花荚游离态、束缚态、结合态三种多胺含量均显著升高，多胺合成关键酶ADC、SAMDC、ODC活性略有升高。多胺分解相关酶的活性变化同合成酶基本一致，酶基因的表达同酶活性变化趋势一致。以上结果表明，多胺和乙烯的确在合成方面存在相互抑制作用，但是外源抑制剂处理后，两者对彼此代谢相关酶的活性以及基因的表达变化影响的规律性不一致，相互之间的关联度到底有多大，需要进行进一步的验证。本项目部分实验结果已经发表在《Journal of Integrative Agriculture》、《Journal of Zhrjiang university Science B》和《浙江农业学报》等杂志上，受到了广大同行的认可。