【摘要】：西瓜(Citrullus lanatus)是全球重要的經(jīng)濟(jì)作物和夏季消暑水果,然而南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)(Meloidogyne incognita)的發(fā)生嚴(yán)重影響了西瓜的產(chǎn)量與品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)紅光能夠顯著減輕西瓜受南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的危害,且主要是通過(guò)誘導(dǎo)植物的抗性機(jī)制起主要作用。西瓜全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)于2013年已經(jīng)完成,本研究利用轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)分析不同處理間差異基因、差異代謝物和代謝通路,探討紅光提高西瓜對(duì)南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的抗性機(jī)制。所得主要結(jié)果如下:1、以西瓜(西農(nóng)8號(hào))為實(shí)驗(yàn)材料,利用發(fā)光二極管(LED)對(duì)四葉期的西瓜幼苗植株照射紅光(red light,RL)200μmol·m~(-2)·s~(-1)(光子通量密度)21天。紅光照射下西瓜受南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)危害減輕,西瓜根部的根結(jié)數(shù)目下降,整株及根部鮮重干重增加,電導(dǎo)率和丙二醛值降低。紅光處理下接種線(xiàn)蟲(chóng)后第7天引起PR1和WRKY70基因轉(zhuǎn)錄水平的顯著上調(diào),同時(shí)提高了植株葉片和根部酶促抗氧化劑,非酶促抗氧化活性(GSH-ASA),與水楊酸、茉莉酸等激素的含量。2、以西瓜(西農(nóng)8號(hào))為實(shí)驗(yàn)材料,利用高通量RNA-seq技術(shù)分析紅光與根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)處理西瓜后的基因表達(dá)差異以及具體抗性機(jī)制,采用Illumina HiSeq高通量測(cè)序平臺(tái)對(duì)四個(gè)處理(CK/RL/RKN/RL+RKN)的cDNA文庫(kù)進(jìn)行測(cè)序�？倻y(cè)序共獲得92.40Gb Clean Data,共獲得617,364,140個(gè)total reads,共獲得到540,035,389個(gè)mapped reads。對(duì)以上序列進(jìn)行功能注釋,包括COG、GO、KEGG等數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì),共得到355個(gè)差異基因,挖掘到811個(gè)新基因,其中547個(gè)的到功能注釋,且不同樣品中的基因表達(dá)量有顯著差異,其中WRKY基因家族、MYB基因家族、TIFY基因家族和乙烯反應(yīng)因子(ERF)家族基因均上調(diào)表達(dá)。3、以西瓜(西農(nóng)8號(hào))為實(shí)驗(yàn)材料,基于超高效液相色譜的靶向代謝組學(xué)分析技術(shù),利用HILIC UHPLC-Q-TOF MS技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)依賴(lài)采集方式對(duì)樣本進(jìn)行全譜分析,隨后采用XCMS對(duì)一級(jí)質(zhì)譜和二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行峰提取和代謝物鑒定。原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)XCMS預(yù)處理后正離子模式檢測(cè)到4596個(gè)峰;負(fù)離子模式檢測(cè)到4732個(gè)峰。比較四個(gè)處理間(CK/RL/RKN/RR)在正離子和負(fù)離子模式下的差異代謝產(chǎn)物,結(jié)果表明糖類(lèi)差異代謝物中棉子糖、蔗糖、蜜二糖、水蘇糖含量下降和果糖、甘露糖、葡萄糖含量上升;三羧酸循環(huán)差異代謝物中蘋(píng)果酸含量上升;氨基酸和有機(jī)酸類(lèi)中苯丙氨酸、異亮氨酸、胞嘧啶核苷、鳥(niǎo)嘌呤核苷、脫氧鳥(niǎo)苷琥珀酸、棕櫚酸等都上升。在KEGG代謝通路中主要富集在植物激素的生物合成、苯丙氨酸代謝、泛醌和其他萜類(lèi)生物合成。
【圖文】：

數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)計(jì)軟件SAS 8.1 (SAS Institute Inc, Cary, North Carolina,數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA)，均值與Duncan的多組極差檢驗(yàn)(p<0.0與分析對(duì)西瓜南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)發(fā)生的影響株接種線(xiàn)蟲(chóng)后，測(cè)定白光和紅光處理植株根部根結(jié)數(shù)（2.1-A）,紅量均有明顯下降。統(tǒng)計(jì)每株西瓜幼苗總根結(jié)數(shù)量，紅光處理比白光；白光和紅光處理對(duì)西瓜根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)根部染色和鏡檢（2.1-B）。與對(duì)L-RKN 處理的 MDA 值顯著升高，，RL 處理無(wú)明顯差異（2.1- C）。R處理的 MDA 值分別為 2.08mmol/g 和 1.96mmol/g，比對(duì)照上升 1-RKN 處理 MDA 值顯著下降，與 RKN 相比下降 5.9%。線(xiàn)蟲(chóng)處理系電導(dǎo)率顯著上升（2.1- D）。與對(duì)照相比，RKN 和 RL-RKN 根系%和 35.1%，RL 處理無(wú)明顯差異。然而，RL-RKN 處理比 RKN 處降 25.9%。

處理導(dǎo)致 PR1 和 WRKY 70 基因轉(zhuǎn)錄水平也急劇上調(diào)，接種第 7 天達(dá)到高WRKY 70 基因外)。如圖 2.2 所示，接種第 7 天時(shí)，RL- RKN 植株葉片 P錄水平分別比對(duì)照和 RKN 單獨(dú)處理提高 8 倍和 7 倍。RL- RKN 植株根中轉(zhuǎn)錄本逐漸增加至接種第 14 天，而植株葉片在接種第 7 天后，PR1 基因平均下降，WRKY 70 基因與植株葉片 PR1 基因的轉(zhuǎn)錄水平一致。如圖 2.3 所示，RL-RKN 和 RKN 處理均顯著提高植株葉片和根部 AICS 基因的轉(zhuǎn)錄水平，但葉片中的 ICS 基因除外。與 RKN 相比，RL-RKN株葉片和根部 ICS、AOS 和 LOX 基因轉(zhuǎn)錄水平在接種第 7 天時(shí)升高。
【學(xué)位授予單位】：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S436.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2654262