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薄壳山核桃(Carya illinoensis)又称长山核桃、美国山核桃,为世界著名的经济干果树种,其果实营养丰富,保健价值高。研究发现,长期食用美国山核桃有明显的防衰老、健肠胃、防治心脏病、心血管疾病等作用。然而,薄壳山核桃树体高大,不利于人工采摘果实及日常的养护管理,培育矮化砧木可为薄壳山核桃育种工作及果品的推广提供便利。赤霉素(Gibberellins,GAs)是调控植物株高的重要激素,与之生物合成与转运相关基因的克隆与分子机制研究对于合理调控植物生长发育和农业生产具有极其重要的利用价值。本论文对薄壳山核桃进行100 mg L-1的赤霉素喷施处理,通过实时荧光定量检测在不同时期(0d、7d、14d、21d、28d)CiGA20ox、CiGA3ox和 CiGA2ox 的相对表达量以及0d和28d三个基因的空间表达量,以初步了解CiGA20ox、CiGA3ox和CiGA2ox对赤霉素的响应规律;通过农杆菌介导法将目的赤霉素矮化基因转入薄壳山核桃体胚内,后脱菌增值培养,最后进行干燥萌发,以获得薄壳山核桃矮化植株。主要研究结果如下:1、外施赤霉素四周后,薄壳山核桃节间长度和主根伸长量与对照相比都显著增长。其中植株平均生长量达2.9cm,将近为对照的1.93倍,差异极显著。然而节间数没有发生变化。2、实时荧光定量PCR结果表明GA20ox、GA3ox和GA2ox在薄壳山核桃生长期存在时空表达差异。外施赤霉素能够使CiGA20ox的表达量持续下降,28d后的表达量仅为初始值的38.6%;而CiGA3ox表达量则是在7d时跌落低谷,下降至初始值的55.4%,28d后回升,表达量为初始值的350%;CiGA2ox表达量总体则呈波浪形变化,在7d后达到顶峰,之后有所回落至21d时恢复到了初始水平,28d后上升为初始值的220%。而CiGA3ox在薄壳山核桃植株茎秆内发生了累积,相较于CiGA20ox和CiGA2ox在转录水平上发生了较大的变化。3、薄壳山核桃CiGA2ox、CiGA20ox和CiGA3ox与山核桃和核桃的亲缘关系较近,且与山核桃的亲缘关系最近。可见同科植物的GA20ox、GA2ox和GA3ox蛋白同源关系较近,表明薄壳山核桃GA20ox、GA2ox和GA3ox蛋白在进化方面较为保守。4、将GA20ox的RNA干扰载体通过农杆菌介导法转入薄壳山核桃体胚内,获得了薄壳山核桃的阳性体胚及阳性再生植株。结果发现,RNA干扰使薄壳山核桃再生植株GA20ox基因表达量下降,为野生型的27.5%,差异极显著。RNA干扰后的薄壳山核桃再生植株株高显著降低,为野生型的45%。并且干扰后的再生植株节间缩短,叶片变小叶色变浅。为进一步验证RNA干扰结果的可靠性,本研究还进一步将GA20ox过表达载体转入薄壳山核桃体胚内,结果表明,过表达再生植株体内基因表达量下降,株高显著增高,节间伸长,叶片变大叶色变浅。5、将GA2ox的过表达载体通过农杆菌介导法转入薄壳山核桃体胚内,获得了薄壳山核桃的阳性体胚及阳性再生植株。qRT-PCR检测结果表明,阳性再生植株CiGA2ox基因表达量显著上升,为野生型的2.64倍,过量表达CiGA2ox基因的再生植株株高显著低于对照,为野生型的52%,节间缩短,叶片变小叶色变深。