【摘要】：棉花是我國重要經(jīng)濟(jì)作物,其種植區(qū)域多為干旱地區(qū)。干旱對棉花的生長發(fā)育造成嚴(yán)重影響,最終導(dǎo)致棉花的質(zhì)量下降,產(chǎn)量減少。陸地棉野生種系是陸地棉野生類型,具有抗旱、纖維品質(zhì)高等優(yōu)良性狀。本研究使用PEG6000對32份棉花材料進(jìn)行模擬抗旱性鑒定,通過對干旱抗感材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序和代謝組分析,研究半野生棉干旱脅迫響應(yīng)機(jī)制。1.通過PEG6000水培下處理不同棉花幼苗,在3片真葉期對32份材料進(jìn)行抗旱性鑒定,通過表型觀察發(fā)現(xiàn)24h干旱脅迫后表型變化能夠作為區(qū)分材料抗旱強弱的指標(biāo)。測量其莖干重、主根長、根干重作為抗旱性指標(biāo),能夠反應(yīng)棉花不同材料的抗旱性。通過多次鑒定試驗,篩選出抗旱材料瑪利加郎特棉85、瑪利加郎特棉46、闊葉棉179;干旱敏感材料闊葉棉40、闊葉棉186、尖斑棉23。其中瑪利加郎特棉85為干旱高抗材料、闊葉棉40為干旱敏感材料。2.對陸地棉野生種系抗干旱材料瑪利加郎特棉85、干旱敏感闊葉棉40以及陸地棉中棉所12作為對照進(jìn)行處理后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,得到2.66×10~9clean reads,比對后得到64617個基因。對不同時間點差異基因分析,發(fā)現(xiàn)干旱脅迫上調(diào)基因明顯多于下調(diào)基因,表明棉花主要通過正調(diào)控響應(yīng)干旱脅迫。對不同組織差異表達(dá)基因分析以及不同通路差異表達(dá)基因分析,表明不同組織響應(yīng)干旱機(jī)制不同。通過GO和KEGG功能富集分析,表明黃酮類物質(zhì)、谷胱甘肽、抗壞血酸、萜類等抗氧化物質(zhì)相關(guān)代謝通路在干旱脅迫下起到關(guān)鍵作用。3.對陸地棉野生種系抗干旱材料瑪利加郎特棉85、干旱敏感闊葉棉40以及陸地棉中棉所12進(jìn)行代謝組分析,共檢測到762種代謝產(chǎn)物,其中包括24種黃酮類化合物、4種萜類、70種氨基酸衍生物。對代謝物表達(dá)量分析,干旱脅迫48h葉片代謝物表達(dá)量上升數(shù)量顯著高于下降數(shù)量,根部下降數(shù)量高于上升數(shù)量,表明不同組織響應(yīng)干旱脅迫差異性。通過對根部谷胱甘肽代謝通路進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析,表明谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、谷胱甘肽合成酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶、抗壞血酸還原酶等相關(guān)基因以及還原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、L-半胱氨酸、L-谷氨酸、L-抗壞血酸等代謝物在干旱脅迫下起重要作用。對黃酮類合成進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,表明代謝物質(zhì)綠原酸、花青素、二氫楊梅素、圣草酚、木犀草素、柚皮素查耳酮、柚皮素、山奈酚、兒茶素、楊梅素、高圣草酚等以及與查耳酮合酶、反式肉桂酸酯4-單加氧酶、查耳酮異構(gòu)酶、咖啡酰輔酶A、氧-甲基轉(zhuǎn)移酶、類黃酮3'-單加氧酶、黃酮醇合酶等相關(guān)基因表達(dá)在干旱脅迫下起重要作用。材料抗旱性差異與調(diào)控這些抗氧化物質(zhì)代謝的基因表達(dá)不同有直接的聯(lián)系。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S562
【圖文】：

PEG干旱脅迫部分材料不同時間點的表型變化

圖 2.2 處理組與對照組生理指標(biāo)比較A.主根長處理組與對照組比較；B.莖干重處理組與對照組比較；C.根干重處理組與對照組比較Figure 2.2 Comparison of the measured physiological indicators between the treatment group and the control groupA. The main root length comparison between treatment group and the control group; B. The stem dry weight comparisonbetween retreatment group and the control group; C. The root dry weight Comparison between treatment group and thecontrol group.2.3 討論干旱是影響作物生長發(fā)育的主要非生物脅迫之一，PEG6000 模擬干旱脅迫已經(jīng)成為了對植物進(jìn)行抗旱性研究的主要方法（呂小紅等，1990；王延琴等，2009；張雪妍等，2009；李震等，2008）。至今為止，在多種植物上已經(jīng)使用 PEG 處理研究干旱脅迫，如甘蔗、油菜等（郭晉隆等，2013；李震等，2008）。在棉花上 PEG 也已經(jīng)被用來模擬干旱脅迫，開展棉花抗旱方面的研究。前人研究提出對植物真葉幼苗期進(jìn)行干旱處理，可以用來鑒定植物的抗旱性（張雪妍等，2009），本研究通過使用 PEG6000 模擬干旱脅迫處理棉花幼苗，對棉花幼苗 3-6 片真葉期進(jìn)行抗旱性鑒定。其結(jié)果與本實驗室對上述材料在田間抗旱性鑒定結(jié)果基本吻合，表明 PEG6000 模擬干旱脅迫鑒定半野生棉的抗旱性的可靠性。研究發(fā)現(xiàn)半野生棉材料具有較多優(yōu)異性狀，為棉花的研究提供了

19圖 3.1 材料間差異基因分布 A.R85 葉片不同比較組間差異基因分布 B.S40 葉片不同比較組間差異基因分布C.G12 葉片不同比較組間共同差異基因分布 D. R85 根不同比較組間差異基因分布 E.S40 根不同比較組間差異基因分布 F.G12 根不同比較組間差異基因分布 G. R85 葉片和根差異基因分布 H.G12 葉片和根差異基因分布 I.S40 葉片和根差異基因分布Figure 3.1 Gene distribution among different materialsA.: Differential gene distribution among different comparison groups in R85 leaves; B: Differential gene distribution ofamong different comparison groups in S40 leaves; C: Gene distribution among different comparison groups in G12leaves; D: Differential gene distribution among different comparison groups in R85 roots E. Differential gene distributionamong different comparison groups in S40 roots; F: Differential gene distribution among different comparison groups inG12 roots; G: Differential gene distribution between leaves and roots in R85; H: Differential gene distribution betweenleaves and roots in G12; I: Differential gene distribution between leaves and roots in S40.3.3.4 熒光定量驗證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性通過 qRT-PCR 驗證轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)的可靠性，我們在根部和葉片分別挑選 7 個基因確定引物的特異性后對每個材料的不同時間點進(jìn)行熒光定量（附錄 1）。得到熒光定量數(shù)據(jù)后，對熒光

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2766612