本文選題：褪黑素 + 甘薯　； 參考：《江蘇師范大學》2017年碩士論文

【摘要】：鹽脅迫是影響農作物產量的主要非生物脅迫因子之一。甘薯(Ipomoea batatas[L.]Lam)是世界第七大農作物,也是我國第四大農作物,具有重要經濟價值。全面了解不同栽培種甘薯對鹽脅迫的響應機制,深入探究栽培種甘薯鹽脅迫耐受性的分子生理機制,對培育甘薯耐鹽品種以及尋找提高甘薯耐鹽性的途徑和方法均具有較為重大意義。植物在鹽脅迫下的代謝響應與鹽耐受性直接相關,很多主要和次生代謝物均參與植物耐鹽性的調控過程。本實驗室前期非靶標代謝組學研究結果顯示褪黑素可能參與甘薯耐鹽性的調控。本論文以相對耐鹽甘薯品種徐薯22和鹽敏感品種徐薯32作為實驗材料,研究了褪黑素合成相關代謝物在兩種甘薯幼苗鹽脅迫響應過程中的動態(tài)變化;此外,還研究了外源褪黑素對鹽敏感品種徐薯32在鹽脅迫下離子平衡和脂質代謝的影響,并探討了褪黑素調控的脂質代謝重塑與甘薯幼苗離子平衡調控的相關性。具體得到以下結果:(1)鹽脅迫下(150 mM NaCl處理15天),兩種甘薯幼苗根葉組織褪黑素合成相關中間代謝物以及褪黑素濃度變化具有較大差異。徐薯22根葉組織中色氨酸、色胺、血清素、N-乙酰血清素和褪黑素濃度均在鹽脅迫下顯著升高,而徐薯32根葉組織中這些代謝物濃度則變化較小,且褪黑素濃度在鹽脅迫過程中均顯著低于徐薯22。(2)外源褪黑素能夠明顯降低鹽脅迫下徐薯32葉片傷害指標,如電解質外滲率、丙二醛含量等;同時,明顯提高葉片的葉綠素含量和相對含水量。(3)外源褪黑素能夠提高徐薯32在鹽脅迫下的礦質營養(yǎng)(K,Ca,Mg,Mn,Fe,Cu,Se等)水平,并能夠顯著降低鹽離子在葉片中的積累。外源褪黑素提高徐薯32鹽脅迫下保K~+能力主要是因為改善了胞內能量水平并促進了質膜H~+-ATPase活性的提高,從而減少了鹽脅迫誘導的K~+外流。(4)褪黑素處理明顯改變徐薯32葉片脂質組,造成磷脂酸(PA)、磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰肌醇(PI)、二酰甘油(DAG)和單半乳糖二酰甘油(MGDG)豐度明顯的增加,三酰甘油(TAG)豐度明顯的降低。鹽脅迫處理導致徐薯32葉片膜脂含量顯著降低,包括PC、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰絲氨酸(PS)等磷脂;而儲存脂質TAG含量則在鹽脅迫下極顯著上升。外源褪黑素明顯改變徐薯32在鹽脅迫下葉片脂質組,這些改變包括完全抑制了鹽誘導TAG的積累、增加了PS和PG豐度、降低了MGDG豐度。(5)熒光定量PCR實驗結果顯示外源褪黑素在鹽脅迫下能夠上調徐薯32葉片脂肪酶(SDP1)、脂肪酸β-氧化(LACS6/LACS6/ACX1/ACX2/ACX4)、異檸檬酸裂解酶(ICL)和檸檬酸合成酶(CSY2)等基因的表達。(6)脂肪酸β-氧化途徑抑制劑DMP處理造成鹽脅迫下或鹽合并褪黑素處理下徐薯32根葉細胞脂滴大量積累,并降低了根葉組織K~+含量、質膜H~+-ATPase活性和ATP含量;同時根葉組織中Na~+含量顯著增加。(7)利用p-CPA抑制內源褪黑素合成導致徐薯22在鹽脅迫下根葉細胞中脂滴明顯增加;p-CPA處理還導致鹽脅迫誘導徐薯22根葉細胞K~+外流幅度明顯增大,H~+外流幅度明顯降低。綜合以上實驗證據,本論文發(fā)現褪黑素具有促進鹽脅迫下甘薯幼苗營養(yǎng)組織TAG分解、脂肪酸β-氧化和能量轉換的作用,因此在鹽脅迫下內源合成的褪黑素或外源施加褪黑素均能夠使根葉細胞維持較好的能量狀態(tài),從而驅動質膜H~+-ATPase活性以降低K~+流失并促進Na~+外排,最終實現胞內合適的K~+/Na~+平衡和耐鹽性的提升。本論文揭示了褪黑素在植物耐鹽性調控中的新作用,并為理解甘薯耐鹽性差異的生理及分子機制提供了新思路,也為培育耐鹽甘薯新品種奠定了一定的理論基礎。
[Abstract]:Salt stress is one of the main abiotic stress factors that affect crop yield. Ipomoea batatas[L.]Lam (sweet potato) is the seventh largest crop in the world, and it is also the fourth largest crop in China. It has important economic value. It is a comprehensive understanding of the response mechanism of sweet potato to salt stress in different cultivated varieties and the deep exploration of the molecular tolerance of salt stress in cultivated sweet potato. Physiological mechanism is of great significance to cultivating salt tolerant varieties and ways and methods to improve salt tolerance of sweet potato. The metabolic response of plants under salt stress is directly related to salt tolerance. Many major and secondary metabolites all participate in the regulation of salt tolerance in plants. The results showed that melatonin may be involved in the regulation of salt tolerance of sweet potato. In this paper, the dynamic changes of melatonin synthesis related metabolites in the salt stress response of two kinds of sweet potato seedlings were studied with relative salt tolerant sweet potato variety Xu tuber 22 and salt sensitive variety Xu 32, and the salt sensitive varieties of melatonin were also studied. The effects of ion balance and lipid metabolism under salt stress, and the correlation between lipid metabolism remodeling and ion balance regulation of sweet potato seedlings under melatonin regulation were discussed. The following results were obtained as follows: (1) the intermediate metabolites and melatonin of melatonin synthesis in root and leaf tissues of two sweet potato seedlings under salt stress (150 mM NaCl treatment for 15 days) The concentrations of tryptophan, tryptamine, serotonin, N- acetyl serotonin and melatonin in the 22 leaf tissues of Xu tuber were significantly increased under salt stress, but the concentrations of these metabolites in the 32 leaf tissues of Xu tuber were smaller, and the concentration of melatonin was significantly lower than that of melatonin in the process of salt stress. The concentration of melatonin was significantly lower than that of 22. (2) melatonin. In addition, the chlorophyll content and the relative water content of the leaves were obviously improved. (3) exogenous melatonin could improve the level of mineral nutrition (K, Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Se, etc.) under salt stress, and could significantly reduce the salt ions in the leaves. The ability of exogenous melatonin to improve the K~+ ability of K~+ under salt stress was mainly due to the improvement of the intracellular energy level and the enhancement of the H~+-ATPase activity of the plasma membrane, thus reducing the K~+ Exodus induced by salt stress. (4) melatonin treatment significantly changed the lipid group of Xu tuber 32 leaves, resulting in phosphatidic acid (PA), phosphatidylcholine (PC), phosphatidylcholine muscle. The abundance of alcohol (PI), two acylglycerol (DAG) and monalacose two glycerol (MGDG) was obviously increased, and the abundance of three glycerol (TAG) decreased significantly. Salt stress treatment resulted in a significant decrease in the membrane lipid content of the leaves of the sweet potato 32, including PC, phosphatidyl ethanolamine (PE), phosphatidylglycerol (PG), phosphatidylserine (PS) and other phospholipids, while the storage lipid TAG content was under salt stress. Exogenous melatonin significantly changed the lipid groups of leaves of Xu tuber 32 under salt stress. These changes included completely inhibiting the accumulation of salt induced TAG, increasing the abundance of PS and PG, and reducing the abundance of MGDG. (5) the fluorescence quantitative PCR experiment showed that exogenous melatonin could increase the lipase (SDP1) of vane 32 leaves under salt stress (SDP1). The expression of fatty acid beta oxidation (LACS6/LACS6/ACX1/ACX2/ACX4), ISO citrate lyase (ICL) and citrate synthetase (CSY2). (6) the fatty acid beta oxidation pathway inhibitor DMP treatment resulted in a large accumulation of lipid droplets in 32 leaf cells under salt stress or salt combined with melatonin, and reduced the K~+ content of root leaves and plasma membrane H~+-ATPase. Activity and ATP content, and the content of Na~+ in root leaf tissues increased significantly. (7) the use of p-CPA to inhibit endogenous melatonin synthesis resulted in a significant increase in lipid droplets in root leaf cells under salt stress, and p-CPA treatment also led to salt stress induced K~+ Exodus in 22 leaf cells of tuber significantly, and the amplitude of H~+ Exodus decreased significantly. Comprehensive above experimental evidence It is found that melatonin has the effect of promoting TAG decomposition, fatty acid beta oxidation and energy conversion under salt stress. Therefore, melatonin or exogenous melatonin can maintain a good energy state in root leaf cells under salt stress, thus driving the H~+-ATPase activity of the plasma membrane to reduce the K~+ flow. In this paper, the new role of melatonin in the regulation of salt tolerance in plants has been revealed. This paper provides new ideas for understanding the physiological and molecular mechanisms of salt tolerance differences in sweet potato, and also lays a theoretical foundation for the cultivation of new varieties of salt tolerant sweet potato varieties, and also provides a theoretical basis for the cultivation of salt tolerant sweet potato varieties.

【學位授予單位】：江蘇師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S531

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本文編號：1779455