發(fā)布時間：2018-11-18 17:54

【摘要】：異源多倍化是物種形成的重要過程,是植物進化的重要動力之一。異源多倍體通常具有許多優(yōu)于二倍體親本的性狀,如器官變大、抗脅迫能力增強等。Cucumis ×hytivus是通過黃瓜近緣野生種酸黃瓜和栽培黃瓜遠緣雜交以及基因組加倍獲得的甜瓜屬人工異源四倍體(以下簡稱新種)。新形成的異源多倍體由于受到“基因組沖擊”,其早期世代基因組發(fā)生了廣泛的遺傳及表觀遺傳變異,這些變異對異源多倍體的表型產(chǎn)生了顯著的影響。經(jīng)過多代自交獲得的表型穩(wěn)定的新種,其親緣關系明確,是研究異源多倍體物種形成和表型變異的理想模式系統(tǒng)。新種表現(xiàn)出葉綠素缺乏造成的不同于雙親的黃綠色葉片表型,并在其自交世代中穩(wěn)定遺傳。葉綠素是光合器官的基本組成部分,葉綠素缺乏對于新種的光合特性以及相關的生理特征有何影響不得而知。microRNAs (miRNAs)是近年來發(fā)現(xiàn)并被廣泛關注的一種小分子RNAs,對異源多倍體的表型變異發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。因此,本研究圍繞新種的黃綠色葉片新表型,嘗試從光合生理和表觀遺傳學的角度揭示異源多倍化過程對新種產(chǎn)生的影響,主要研究結(jié)果如下:1.甜瓜屬異源多倍體的光合特性以及對弱光和長光照的生理響應研究新種的部分表型包括干重、生物量和Psat等光合參數(shù)均介于雙親之間。然而,新種的葉片呈現(xiàn)出黃綠色,葉綠素與類胡蘿1卜素含量均顯著低于雙親。新種葉片的葉綠素含量隨著葉片的成熟逐漸提高,其成熟葉的葉綠素含量與黃瓜相似。較低的光合色素含量并不顯著影響新種的光合及生長,Fv/Fm等葉綠素熒光參數(shù)顯示新種PSII功能完全正常。同時,采用弱光和長光照處理比較新種及其雙親對不同光逆境的適應性差異。酸黃瓜的總?cè)~綠素含量高、葉綠素a/b比值低、Psat和Rd較低,表明酸黃瓜的耐弱光特性,并在弱光處理下得以證實。長光照處理對新種的光合色素以及葉色并無影響,而酸黃瓜對長光照敏感,表現(xiàn)為Psat和Fv/Fm的顯著降低。新種中未發(fā)現(xiàn)優(yōu)于雙親的弱光和長光照適應性。2.甜瓜屬不同材料在葉片發(fā)育過程中對高光強的動態(tài)生理響應包括新種、二倍體親本酸黃瓜和黃瓜以及黃化突變體(以栽培黃瓜為材料誘導獲得的黃化突變體)在內(nèi)的四個不同葉色甜瓜屬材料均表現(xiàn)出一定的高光強適應性,未表現(xiàn)出明顯的光抑制現(xiàn)象,反映在一致的SLA降低和干物質(zhì)增加。四份材料對高光強的生理響應有所不同,表現(xiàn)為不同的葉綠素含量和凈光合速率的改變。新種在高光強下的適應性不及雙親,表明其可能不具備通常異源多倍體所表現(xiàn)的優(yōu)越性。然而,高光強下,具有耐蔭特性的酸黃瓜表現(xiàn)出一定的適應能力,這表明酸黃瓜是一種兼性耐蔭攀援植物。葉綠素對光合作用的影響存在遺傳差異,這可能與異源多倍化和誘變產(chǎn)生的一系列發(fā)育和調(diào)控系統(tǒng)的紊亂有關。此外,盡管新種和黃化突變體具有類似的缺綠葉片表型,但是新種在高光強處理下出現(xiàn)葉綠素含量的降低,這可能是一種避免過度吸收光能的防御反應,暗示新種的黃綠色幼葉可能受內(nèi)源調(diào)控機制的調(diào)控,以防止幼葉產(chǎn)生光傷害。3.甜瓜屬異源四倍體microRNAs的鑒定與分析通過高通量測序共鑒定獲得546條保守miRNAs和287條新miRNAs。二倍體雙親間有15條miRNAs差異表達。與酸黃瓜相比,新種中有7條miRNAs顯著上調(diào),6條miRNAs顯著下調(diào)。與黃瓜相比,新種中有6條顯著上調(diào),5條miRNAs顯著下調(diào)。在新種的幼葉和成熟葉中,共有27條保守miRNAs和12條新miRNAs差異表達,這表明miRNAs介導的調(diào)控機制在異源多倍體葉片的發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。9條miRNAs的熒光定量驗證結(jié)果與測序結(jié)果基本一致。通過靶基因預測發(fā)現(xiàn),233條miRNAs靶向2483條靶基因序列。9個靶基因進行的熒光定量驗證結(jié)果顯示,部分靶基因與miRNAs的表達呈相反的趨勢。本研究還發(fā)現(xiàn),差異表達的保守miRNAs中有5條來自miR171家族,該家族已被報道與葉綠素生物合成的抑制有關。異源多倍化影響了新種葉綠素的生物合成,使新種呈現(xiàn)出黃綠色幼葉的表型,這暗示miR171可能參與調(diào)控異源多倍體葉綠素的生物合成。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q945;Q943.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 任海英;李崗;戚行江;方麗;王漢榮;;甜瓜分子生物學研究現(xiàn)狀[J];科技通報;2012年11期

2 錢春桃,陳勁楓,趙飛,徐玉波,李式軍;弱光條件下甜瓜屬種間雜交新種的某些光合特性[J];植物生理學通訊;2002年04期

3 陳勁楓,錢春桃,林茂松,羅向東,張蜀寧;甜瓜屬植物種間雜交研究進展[J];植物學通報;2004年01期

4 張永兵;陳勁楓;伊鴻平;錢春桃;吳明珠;;甜瓜花粉母細胞減數(shù)分裂及雄配子體的細胞學研究[J];西北植物學報;2011年03期

5 胡建萍;甜瓜采后生理和貯藏保鮮研究進展[J];甘肅科技;2005年07期

6 姚國新,王建設,郭永強,陳素生;甜瓜作圖親本隨機引物擴增片段長度的多態(tài)性[J];首都師范大學學報(自然科學版);2005年01期

7 胡建斌;馬雙武;李建吾;王吉明;李瓊;王林忠;;國外甜瓜種質(zhì)資源形態(tài)性狀遺傳多樣性分析[J];植物學報;2013年01期

8 范偉;馬淑俠;劉亞杰;;雙膜甜瓜高產(chǎn)栽培技術[J];科技致富向?qū)?2013年05期

9 羅向東,陳勁楓,錢春桃;甜瓜屬種間雜交中3種不同倍性資源的微繁[J];植物生理學通訊;2004年05期

10 包秋華;王磊;牛一丁;哈斯阿古拉;;甜瓜黃瓜素基因啟動子表達載體的構(gòu)建及分析[J];西北植物學報;2011年11期

相關會議論文 前10條

1 宋世威;唐東梅;葛體達;黃丹楓;;有機甜瓜生產(chǎn)技術規(guī)程[A];2008園藝學進展（第八輯）——中國園藝學會第八屆青年學術討論會暨現(xiàn)代園藝論壇論文集[C];2008年

2 陳波浪;吳海華;曹公利;郝麗娜;盛建東;;不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物質(zhì)和氮磷鉀吸收積累特點[A];面向未來的土壤科學（上冊）——中國土壤學會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學術交流研討會論文集[C];2012年

3 張文倩;聞小霞;馮燕青;于喜艷;;秋水仙素誘導甜瓜多倍體的研究[A];2008年園藝植物染色體倍性操作與遺傳改良學術研討會論文摘要集[C];2008年

4 朱立新;初巖峰;;甜瓜與黃瓜種間雜交花粉萌發(fā)及生長動態(tài)的研究[A];中國科學技術協(xié)會第二屆青年學術年會園藝學論文集[C];1995年

5 陳勁楓;莊飛云;婁群峰;徐玉波;錢春桃;任剛;羅向東;;甜瓜屬植物種間正反交在形態(tài)及分子水平上的差異性[A];中國園藝學會第九屆學術年會論文集[C];2001年

6 曾志杰;楊盛昌;;鉀素水平對甜瓜光合速率日變化的影響[A];2004年全國學術年會農(nóng)業(yè)分會場論文專集[C];2004年

7 陳龍正;陳勁楓;婁群峰;錢春桃;;甜瓜屬遠緣雜交及多倍化可誘發(fā)基因組DNA胞嘧啶甲基化變化[A];江蘇省遺傳學會第七屆代表大會暨學術研討會論文摘要匯編[C];2006年

8 王吉明;賀平;馬雙武;尚建立;;野生甜瓜染色體計數(shù)觀察[A];紀念全國西瓜甜瓜科研與生產(chǎn)協(xié)作50周年暨第12次全國西瓜甜瓜學術研討會論文摘要集[C];2009年

9 程周超;顧興芳;黃三文;張忠華;張圣平;苗晗;;黃瓜和甜瓜比較圖譜的構(gòu)建[A];慶祝中國園藝學會創(chuàng)建80周年暨第11次全國會員代表大會論文摘要集[C];2009年

10 張曉明;惠長敏;曲振環(huán);;甜瓜種質(zhì)資源親緣關系的聚類分析[A];全國蔬菜和薯類種質(zhì)資源研究與利用研討會論文集[C];2006年

相關重要報紙文章 前5條

1 馬躍;天堂圣果甜瓜[N];農(nóng)民日報;2001年

2 樂亭縣樂亭鎮(zhèn)政府農(nóng)業(yè)辦 李世珍 李桂英;甜瓜冬季早熟栽培如何奪高產(chǎn)[N];河北科技報;2005年

3 ;高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)——雪姬甜瓜[N];山西科技報;2004年

4 12582農(nóng)信通果蔬專家 胡秀征;西瓜甜瓜施肥七注意[N];吉林農(nóng)村報;2013年

5 常德市鼎城區(qū)農(nóng)業(yè)局 劉志軍;甜瓜——棉花——榨菜[N];湖南科技報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 虞夏清;甜瓜屬異源多倍化引起葉色黃化的光適應性評價和microRNAs分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2016年

2 劉麗鋒;西甜瓜轉(zhuǎn)基因抗病毒研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2015年

3 宋世威;有機生產(chǎn)系統(tǒng)中甜瓜氮素營養(yǎng)生理研究[D];上海交通大學;2008年

4 田紅梅;甜瓜蔗糖磷酸合成酶基因的功能鑒定與分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2011年

5 哈斯阿古拉;甜瓜耐貯藏基因工程研究[D];內(nèi)蒙古大學;2004年

6 張慧君;甜瓜性別相關基因遺傳轉(zhuǎn)化研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2013年

7 鄧揚悟;甜瓜谷氨酰胺合成酶基因的克隆和功能研究[D];上海交通大學;2010年

8 郝金鳳;無載體無選擇標記轉(zhuǎn)基因耐貯藏甜瓜的培育[D];內(nèi)蒙古大學;2010年

9 張永兵;甜瓜細胞遺傳學、單倍體創(chuàng)制及抗蔓枯病分子標記[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2007年

10 施澤平;溫室甜瓜生長模型的研究及栽培管理專家系統(tǒng)的建立[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 黨維鑫;轉(zhuǎn)α-甘露糖苷酶基因超表達、干擾載體甜瓜株系的生理生化分析[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

2 張哲;施肥措施對番茄和甜瓜生長及果實品質(zhì)的影響[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2015年

3 張芙蓉;鹽漬化對甜瓜生長的影響及甜瓜耐鹽相關基因CmRAV1的初步研究[D];上海交通大學;2015年

4 徐志然;外源γ-氨基丁酸對Ca(NO_3)_2脅迫下甜瓜幼苗多胺和內(nèi)源γ-氨基丁酸代謝的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

5 宋燕妮;甜瓜突變體庫的構(gòu)建及黃化突變體鑒定和表型分析[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2015年

6 史曉亞;乙烯因子調(diào)控甜瓜果實后熟及其相關酶活性、基因表達[D];河南農(nóng)業(yè)大學;2014年

7 顧冉;甜瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性分析與指紋圖譜的構(gòu)建[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2015年

8 陳志成(TRAN CHI THANH);甜瓜與西瓜F_1品種種子遺傳純度的分子檢測[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2012年

9 徐偉欣;甜瓜種質(zhì)資源果實質(zhì)構(gòu)評價及其相關酶基因的表達分析[D];天津大學;2014年

10 邵琪;接種枯萎病菌對甜瓜脂氧合酶活性及CmLOXs表達的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2016年

，

本文編號：2340719