【摘要】：煙草(Nicotiana tabacum L.)是原產(chǎn)于亞熱帶的喜溫作物,其生長的最適溫度為25-28°C,對低溫較為敏感,表現(xiàn)為10-13°C的低溫易導(dǎo)致煙株生長停滯,1-2°C的低溫可使煙株死亡。每逢早春季節(jié),低溫冷害便成了我國福建、江西等南方煙區(qū)煙苗移栽期常見的問題之一,若移栽期出現(xiàn)4°C左右的極端低溫,易導(dǎo)致煙苗大田前期生長遲緩、早花及葉形狹長等現(xiàn)象,這在很大程度上影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。本研究以低溫敏感型烤煙品種K326和低溫不敏感型烤煙品種紅花大金元為試驗(yàn)材料,首先分析低溫脅迫后恢復(fù)生長階段煙苗葉形的變化規(guī)律,其次分析葉形指數(shù)響應(yīng)較大的品種的葉片組織結(jié)構(gòu)、葉綠體超微結(jié)構(gòu)及相關(guān)生理指標(biāo)對低溫的響應(yīng)。探究了生長素參與葉形變化的生理和分子機(jī)制,通過iTRAQ技術(shù)及不同逆境脅迫后的葉形表現(xiàn),鎖定響應(yīng)低溫的特異微管蛋白基因NtTubB。通過該基因的分離克隆,借助VIGS手段初步驗(yàn)證了該基因的功能。本研究結(jié)果為進(jìn)一步揭示低溫調(diào)控烤煙幼苗葉片生長發(fā)育的生理機(jī)制提供了理論參考。主要結(jié)果如下:1.為分析低溫脅迫后恢復(fù)生長階段不同低溫耐性烤煙品種的葉形指數(shù)(葉長/葉寬)隨時(shí)間的變化規(guī)律,對烤煙幼苗K326和紅花大金元進(jìn)行低溫處理。發(fā)現(xiàn)K326對低溫的響應(yīng)較紅花大金元更加明顯,低溫抑制葉片的生長發(fā)育,且對葉寬的抑制作用強(qiáng)于對葉長的抑制作用,導(dǎo)致葉形指數(shù)增大。不同脅迫時(shí)間對葉形指數(shù)增大這一趨勢的誘導(dǎo)程度為12 h24 h6 h3 h48 h。說明4°C低溫脅迫3 h即可對恢復(fù)生長后的葉片生長造成不可逆的影響。2.為研究低溫脅迫對烤煙幼苗光合熒光特性及葉片結(jié)構(gòu)的影響,對烤煙K326進(jìn)行低溫處理。隨著脅迫時(shí)間的增加,葉片水分利用效率和氣孔限制值不斷增大,凈光合速率、氣孔導(dǎo)度等不斷降低;光反應(yīng)受到抑制,光能利用率降低。同時(shí),葉片組織結(jié)構(gòu)受損明顯,葉綠體細(xì)胞片層結(jié)構(gòu)解體。說明低溫通過直接影響植物葉綠素的合成和光合器官的活性,間接通過水分脅迫、氣孔對CO_2擴(kuò)散阻力等影響光合作用。3.為研究低溫脅迫下生長素對烤煙幼苗葉片生長發(fā)育的影響,通過HPLC、外施NAA和NPA的方法,發(fā)現(xiàn)NPA可調(diào)節(jié)煙苗的葉形指數(shù),而外NAA可有效緩解煙苗葉形狹長的趨勢,初步推斷低溫脅迫導(dǎo)致煙苗地上部生長素從莖尖新生葉向莖基部極性運(yùn)輸?shù)臏p少是煙苗葉形響應(yīng)低溫脅迫的生理機(jī)制之一。4.為鑒定響應(yīng)低溫脅迫的特異蛋白及其基因表達(dá)變化,基于iTRAQ建立了低溫脅迫下烤煙K326葉片的蛋白質(zhì)表達(dá)譜,從2 885種鑒定的蛋白中篩選出8個(gè)微管蛋白。其中,1個(gè)NtTubA3基因(NM_001326192)和1個(gè)NtTubB基因(XM_016581922)僅在低溫脅迫下顯著下調(diào)而常溫生長后無顯著變化。通過不同逆境脅迫下煙苗葉形指數(shù)的比較,推測NtTubB基因可能參與到煙苗形態(tài)的建成。5.為進(jìn)一步明確NtTubB蛋白特性及其生物學(xué)功能,通過NtTubB基因結(jié)構(gòu)和生物信息學(xué)預(yù)測發(fā)現(xiàn),NtTubB基因cDNA全長為2 783 bp,其中開放閱讀框2 475 bp,由3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子組成。VIGS驗(yàn)證表明,TRV-NtTubB侵染的煙苗NtTubB基因的表達(dá)量顯著下調(diào),結(jié)果初步驗(yàn)證了NtTubB基因參與了低溫誘導(dǎo)葉形狹長的分子調(diào)控。
【圖文】：

業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 低溫脅迫對烤煙幼苗的影響1 烤煙幼苗響應(yīng)低溫的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)溫冷害是絕大多數(shù)植物在生長發(fā)育過程中的常見的外界“障礙”，也是影響我國農(nóng)災(zāi)害之一。研究者根據(jù)溫度的高低和植物的受害情況，將低溫冷害劃分為凍害和冷指作物因 0 °C 以下的低溫造成細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰而導(dǎo)致植物萎蔫、組織癱軟；冷C 以上的低溫傷害細(xì)胞結(jié)構(gòu)，造成膜透性改變，破壞酶系統(tǒng)，進(jìn)一步導(dǎo)致代謝發(fā)生紊個(gè)生育過程均造成不利影響（Chinnusamy et al., 2007；丁楊林等, 2015）。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引 言道的“生長素扮演維管組織分化的信號(hào)”和“γ-tubulin 基因的低表達(dá)導(dǎo)致葉片長寬比增大，，植株生長素的含量出現(xiàn)異”，篩選蛋白組結(jié)果中鑒定到的微管蛋白。根據(jù)“低溫-微管蛋白-葉形”這個(gè)主線思考微管蛋白基因 NtTubA3 和 NtTubB 是否真的是參與煙苗葉形變化的關(guān)鍵基因？再次從植物生理的角度，研究其他非生物脅迫下出現(xiàn)葉形狹長表型時(shí)上述兩個(gè)基因的表達(dá)變化。最后，通過 VIGS 驗(yàn)證發(fā)現(xiàn) NtTubB 基因的低表達(dá)確實(shí)會(huì)造成煙草葉形的狹長。上述研究為揭示低溫下煙株葉片形態(tài)、生理特性的響應(yīng)，從而提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量提供理論依據(jù)。1.5.3 技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S572

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本文編號(hào)：2682390