干旱是危害全球作物生產(chǎn)最普遍、最嚴(yán)重也是最復(fù)雜的環(huán)境因子,培育耐旱作物品種和研發(fā)節(jié)水抗旱農(nóng)藝措施是抵御干旱脅迫的有效途徑,而闡明作物耐旱機(jī)理可為耐旱育種與栽培提供理論基礎(chǔ)。本研究從大麥耐旱種質(zhì)篩選入手,鑒定到一批耐旱性差異顯著的基因型,以此為材料解析了K⁺吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控能力在大麥耐旱中的作用,利用轉(zhuǎn)錄組和小RNA組技術(shù)闡明了大麥根尖和成熟區(qū)對(duì)干旱脅迫適應(yīng)性響應(yīng)上的差異,進(jìn)而在分析大麥HAK/KUP/KT基因家族的基礎(chǔ)上,克隆了受干旱顯著誘導(dǎo)的HvHAK13和HvHAK1.1,并對(duì)其表達(dá)特點(diǎn)進(jìn)行了分析。主要結(jié)果如下:1.鑒定到耐旱性差異顯著的大麥基因型以237份栽培大麥和190份野生大麥為材料,以蛭石為生長(zhǎng)介質(zhì),在20%PEG8000模擬干旱和缺水干旱兩種干旱脅迫條件下評(píng)價(jià)其耐旱性,發(fā)現(xiàn)兩類(lèi)大麥群體中基因型之間的耐旱性差異顯著,且野生大麥的耐旱性強(qiáng)于栽培大麥;兩種干旱脅迫處理抑制大麥生長(zhǎng)的效應(yīng)呈顯著正相關(guān),大麥植株最新完全展開(kāi)葉的相對(duì)含水量和汁液滲透壓適宜作為大麥苗期耐旱性評(píng)價(jià)與篩選的指標(biāo)。2.揭示了大麥根K⁺吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控能力與耐旱性的關(guān)系干... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
縮略詞表
摘要
Abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 干旱對(duì)植物的影響
        1.1.1 干旱對(duì)作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響
        1.1.2 干旱對(duì)植物生理生化的影響
            1.1.2.1 水分和養(yǎng)分的吸收與利用
            1.1.2.2 光合作用
            1.1.2.3 同化物分配
            1.1.2.4 氧化損傷
    1.2 植物對(duì)干旱的響應(yīng)
        1.2.1 植物形態(tài)水平對(duì)干旱的響應(yīng)
        1.2.2 植物生理生化水平對(duì)干旱的響應(yīng)
            1.2.2.1 滲透調(diào)節(jié)
            1.2.2.2 抗氧化代謝
            1.2.2.3 激素調(diào)控
        1.2.3 植物分子水平對(duì)干旱的響應(yīng)
    1.3 鉀離子在植物耐旱中的作用
        1.3.1 鉀離子對(duì)植物細(xì)胞生理特性和生長(zhǎng)的影響
        1.3.2 鉀離子對(duì)水分關(guān)系和滲透調(diào)節(jié)的影響
        1.3.3 鉀離子對(duì)氣孔行為和光合作用的影響
        1.3.4 鉀離子和抗氧化代謝
    1.4 HAK/KUP/KT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物耐旱中的作用
    1.5 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 研究方法與技術(shù)路線
第二章 大麥耐旱種質(zhì)篩選與耐旱性篩選指標(biāo)鑒定
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 大麥材料和生長(zhǎng)條件
        2.2.2 干旱處理
            2.2.2.1 耐旱性篩選
            2.2.2.2 耐旱性驗(yàn)證
        2.2.3 生物量、含水量和相對(duì)含水量測(cè)定
        2.2.4 葉綠素含量、葉綠素?zé)晒夂蜌饪讓?dǎo)度測(cè)定
        2.2.5 汁液滲透壓測(cè)定
        2.2.6 統(tǒng)計(jì)分析
    2.3 結(jié)果與分析
        2.3.1 大麥耐旱基因型篩選
        2.3.2 大麥耐旱性驗(yàn)證
            2.3.2.1 生物量和相對(duì)含水量
            2.3.2.2 葉片葉綠素含量、葉綠素?zé)晒夂蜌饪讓?dǎo)度
            2.3.2.3 葉和莖汁液滲透壓
        2.3.3 耐旱性篩選的可靠指標(biāo)
    2.4 討論
        2.4.1 擁有豐富遺傳變異的自然群體是挖掘大麥耐旱性的重要資源
        2.4.2 在多種干旱條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)能更可靠地鑒定到真正的耐旱基因型
        2.4.3 合適的試驗(yàn)方法和篩選指標(biāo)是耐旱性鑒定結(jié)果準(zhǔn)確的基本保證
    2.5 小結(jié)
第三章 大麥K~+吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控能力與耐旱性的關(guān)系
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 供試材料、生長(zhǎng)條件及處理
        3.2.2 生物量和葉片萎蔫率
        3.2.3 葉綠素含量、葉綠素?zé)晒夂蜌饪讓?dǎo)度
        3.2.4 相對(duì)含水量
        3.2.5 汁液滲透壓
        3.2.6 鉀離子含量
        3.2.7 離子流測(cè)定
        3.2.8 實(shí)時(shí)熒光定量PCR
        3.2.9 統(tǒng)計(jì)分析
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 不同大麥基因型的耐旱性差異
        3.3.2 干旱脅迫處理對(duì)不同大麥基因型植株相對(duì)含水量與滲透壓的影響
        3.3.3 干旱脅迫處理對(duì)不同大麥基因型K~+吸收和積累的影響
        3.3.4 干旱脅迫處理對(duì)不同大麥基因型根系質(zhì)子泵活性的影響
        3.3.5 干旱脅迫處理對(duì)不同大麥基因型K~+和H~+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因表達(dá)量的影響
    3.4 討論
        3.4.1 大麥K~+吸收能力的基因型差異與耐旱性差異密切相關(guān)
        3.4.2 干旱脅迫下K~+離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)根系吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)K~+至關(guān)重要
        3.4.3 干旱脅迫下質(zhì)膜質(zhì)子泵活性在調(diào)節(jié)K+跨膜運(yùn)輸中起重要作用
    3.5 小結(jié)
第四章 大麥根尖和成熟區(qū)響應(yīng)干旱脅迫差異分析
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 供試材料、生長(zhǎng)條件與干旱處理
        4.2.2 K~+凈離子流測(cè)定
        4.2.3 H_2O_2和O_2~(·-)染色及鏡檢
        4.2.4 RNA提取及測(cè)序
        4.2.5 序列比對(duì)、定量及差異分析
        4.2.6 GO富集分析
        4.2.7 qRT-PCR驗(yàn)證
        4.2.8 統(tǒng)計(jì)分析
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 大麥根對(duì)干旱脅迫的組織特異性響應(yīng)
        4.3.2 干旱脅迫下根尖和成熟區(qū)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜
        4.3.3 干旱脅迫下根尖和成熟區(qū)共有和組織特異的響應(yīng)模式
        4.3.4 干旱脅迫下根尖和成熟區(qū)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)模式
    4.4 討論
        4.4.1 根尖和成熟區(qū)對(duì)干旱脅迫的敏感性不同
        4.4.2 根尖和成熟區(qū)在干旱脅迫響應(yīng)模式上存在差異
        4.4.3 氧化脅迫適應(yīng)性反應(yīng)在干旱脅迫響應(yīng)中具有重要作用
    4.5 小結(jié)
第五章 大麥根尖和成熟區(qū)響應(yīng)干旱脅迫的小RNA組分析
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 供試材料、生長(zhǎng)條件及干旱處理
        5.2.2 小RNA提取及測(cè)序
        5.2.3 數(shù)據(jù)過(guò)濾、比對(duì)、表達(dá)定量及差異分析
        5.2.4 miRNA鑒定、靶基因預(yù)測(cè)及miRNA-mRNA互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
        5.2.5 GO和 KEGG分析及miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
        5.2.6 qRT-PCR驗(yàn)證
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 干旱脅迫下大麥根尖和成熟區(qū)的小RNA表達(dá)譜分析
        5.3.2 靶基因預(yù)測(cè)和miRNA-mRNA互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
        5.3.3 miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
    5.4 討論
    5.5 小結(jié)
第六章 大麥HAK/KUP/KT基因家族及HvHAK13和HvHAK1.1 初步分析
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 大麥HAK/KUP/KT家族成員篩選與鑒定
        6.2.2 大麥HAK/KUP/KT家族模體、功能域及染色體分布分析
        6.2.3 大麥HAK/KUP/KT家族系統(tǒng)發(fā)育分析
        6.2.4 大麥HAK/KUP/KT家族蛋白亞細(xì)胞定位及跨膜域分析
        6.2.5 Hv HAK13和Hv HAK1.1 的克隆與亞細(xì)胞定位
        6.2.6 Hv HAK13和Hv HAK1.1 組織表達(dá)模式分析
        6.2.7 爪蟾卵母細(xì)胞異源表達(dá)
    6.3 結(jié)果與分析
        6.3.1 大麥HAK/KUP/KT基因家族成員鑒定
        6.3.2 大麥HAK/KUP/KT基因染色體分布及模體和功能域分析
        6.3.3 大麥HAK/KUP/KT基因系統(tǒng)發(fā)育分析與分類(lèi)
        6.3.4 大麥HAK/KUP/KT基因在根尖和成熟區(qū)表達(dá)水平分析
        6.3.5 HvHAK13和HvHAK1.1 亞細(xì)胞定位
        6.3.6 HvHAK13和Hv HAK1.1 組織表達(dá)模式
        6.3.7 HvHAK13和HvHAK1.1 離子轉(zhuǎn)運(yùn)特性
    6.4 討論
    6.5 小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]干旱脅迫下植物體內(nèi)活性氧的作用機(jī)制[J]. 王福祥,肖開(kāi)轉(zhuǎn),姜身飛,曲夢(mèng)宇,連玲,何煒,陳麗萍,謝華安,張建福.  科學(xué)通報(bào). 2019(17)
[2]Zm HAK5 and Zm HAK1 function in K+ uptake and distribution in maize under low K+ conditions[J]. Ya-Juan Qin,Wei-Hua Wu,Yi Wang.  Journal of Integrative Plant Biology. 2019(06)
[3]Influence of Water Stress on Endogenous Hormone Contents and Cell Damage of Maize Seedlings[J]. Chunrong Wang, Aifang Yang, Haiying Yin and Juren Zhang (School of Life Sciences, Shandong University, Jinan 250100, China).  Journal of Integrative Plant Biology. 2008(04)
[4]水稻卷葉性狀生理生態(tài)效應(yīng)的研究 Ⅱ.光合特性、物質(zhì)生產(chǎn)與產(chǎn)量形成[J]. 郎有忠,張祖建,顧興友,楊建昌,朱慶森.  作物學(xué)報(bào). 2004(09)



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