检索结果-内蒙古大学图书馆

生物技术通报 2023年第8期39卷 80-90页

作者：姚莎莎王晶晶王俊杰梁卫红河南师范大学生命科学学院新乡453007

水稻是人类主要的粮食作物,如何有效提高其产量和品质是备受关注的重大科学问题。水稻籽粒大小是影响产量的主要因素之一,水稻籽粒发育调控的研究对利用分子设计育种提高产量、改善品质具有重要的指导意义。粒型由籽粒的长度、宽度和厚... 详细信息

水稻是人类主要的粮食作物,如何有效提高其产量和品质是备受关注的重大科学问题。水稻籽粒大小是影响产量的主要因素之一,水稻籽粒发育调控的研究对利用分子设计育种提高产量、改善品质具有重要的指导意义。粒型由籽粒的长度、宽度和厚度共同决定,是受多基因调控的数量性状,是决定水稻产量和品质的关键因素之一。近年来,通过对水稻种子发育缺陷突变体的研究,发现了大量与粒型相关的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL),一些相关基因也相继被克隆和鉴定,调控水稻粒型的复杂信号通路正在逐步阐明,其中一些基因涉及植物激素的合成、分解、运输,以及植物激素的信号转导途径。本文概述了水稻胚乳发育的基本过程,归纳了目前对胚乳发育过程中植物激素动态变化的整体认识,聚焦于控制水稻粒型的植物激素信号通路相关QTL和基因的研究现状,并对近年来取得较大进展的细胞分裂素、油菜素内酯、生长素、赤霉素、乙烯、茉莉酸和脱落酸相关通路与粒型调控的关系进行了总结和分析,进一步梳理了水稻粒型相关植物激素信号调控网络,旨在为鉴定和解析植物激素调控水稻粒型的分子机制提供参考,同时为水稻分子设计育种提供新的思路。

关键词：水稻粒型基因植物激素信号

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不同耐盐型玉米幼苗抵御盐胁迫的途径及差异基因表达

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植物营养与肥料学报 2025年第4期31卷 730-744页

作者：刘威帆屈小玉刘昊万猛虎马风兰崔永马小英李涛黄霖锋吴娜刘吉利宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021

【目的】玉米幼苗通过一系列生理生化机制抵御盐胁迫带来的危害,我们研究了不同耐盐型玉米品种抵御盐胁迫的代谢途径及主要差异化基因表达,为玉米育种提供基因靶点。【方法】采用蛭石和珍珠岩1∶1混合基质进行盆栽试验,供试材料为盐敏... 详细信息

【目的】玉米幼苗通过一系列生理生化机制抵御盐胁迫带来的危害,我们研究了不同耐盐型玉米品种抵御盐胁迫的代谢途径及主要差异化基因表达,为玉米育种提供基因靶点。【方法】采用蛭石和珍珠岩1∶1混合基质进行盆栽试验,供试材料为盐敏感型玉米品种先玉335和耐盐型玉米品种DK815。当玉米幼苗长至6片叶时,分别浇灌NaCl添加浓度为0 mmol/L(CK)和240 mmol/L(ST)的营养液,处理24 h后,取第5片叶片样品,采用便携式光合系统测定仪LI-6400XT测定光合指标,用Elisa酶联免疫试剂盒测定该叶片脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA)和茉莉酸(JA)含量,并进行转录组测序分析。【结果】与CK相比,盐胁迫显著降低了先玉335和DK815的光合参数气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),但未降低胞间CO_(2)浓度(Ci)。同时,盐胁迫显著降低了生长促进激素IAA和GA含量,提高了胁迫反应激素ABA和JA含量。其中,DK815的光合参数(Pn、Tr、Gs)和激素(IAA、GA、JA)的变化幅度均小于先玉335。转录组分析显示,受到盐胁迫后先玉335和DK815的上调基因分别为2500和2251个,下调基因分别为2537和2466个。先玉335和DK815在基因表达和功能富集上表现出显著差异。GO和KEGG富集分析显示,先玉335的差异基因主要涉及核糖体生物发生、蛋白质合成、能量代谢、氨基酸代谢、DNA修复、抗氧化和过氧化物酶体途径,而DK815的差异基因则与RNA修饰、细胞周期、细胞壁生物发生、氨基酸代谢、核酸代谢、物质运输、结构物质合成和光合作用相关。盐胁迫下,淀粉和蔗糖代谢途径中淀粉和海藻糖合成基因(glgC、glgA、WAXY、TPS、ostB)下调,淀粉和纤维素降解基因(AMY、malZ、bglB、EG)上调,且DK815的淀粉和纤维素降解基因上调幅度显著高于先玉335。此外,两品种还通过调节激素信号通路关键基因(ARF、AUX/IAA、SAUR、ARRA、PP2C、SnRK2)适应盐胁迫,其中DK815的SAUR、ARR-A、PP2C、SnRK2基因上调幅度显著高于先玉335。【结论】盐胁迫下,盐敏感型品种先玉335上调基因主要富集在核糖体生物合成、翻译、肽代谢等与蛋白质合成相关的细胞功能中,耐盐型品种DK815上调基因主要富集在RNA修饰、细胞周期调控及细胞壁生物发生等与RNA代谢和细胞结构调整相关过程中。盐胁迫下,先玉335提高能量生成和DNA修复相关途径基因表达,抑制谷胱甘肽代谢途径;DK815提高氨基酸代谢和物质运输相关途径基因表达,下调结构代谢和光合作用中基因表达。淀粉和蔗糖代谢途径中glgC、glgA、WAXY、TPS、ostB、AMY、malZ、bglB、EG等基因以及激素信号通路中ARF、AUX/IAA、SAUR、ARR-A、PP2C、SnRK2等基因参与调控玉米耐盐性。

关键词：盐胁迫玉米光合作用转录组植物激素信号淀粉与蔗糖代谢

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梅雌蕊败育关键基因筛选及PmTCP4功能分析

梅雌蕊败育关键基因筛选及PmTCP4功能分析

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作者： Shahid Iqbal 南京农业大学

学位级别：博士

梅(Prunus mume *** Zucc),为蔷薇科(Rosaceae)落叶植物,起源于中国,有3000年的栽培历史。其果实微酸,营养价值高,作为一种具有很高经济价值的果树,深受国内外消费者的喜爱。雌蕊分化是花发育的关键阶段,雌蕊败育会严重影响果实品质和... 详细信息

梅(Prunus mume *** Zucc),为蔷薇科(Rosaceae)落叶植物,起源于中国,有3000年的栽培历史。其果实微酸,营养价值高,作为一种具有很高经济价值的果树,深受国内外消费者的喜爱。雌蕊分化是花发育的关键阶段,雌蕊败育会严重影响果实品质和产量。在果梅中,雌蕊败育问题十分普遍,给作物产量造成严重损失。因此,为了探索梅雌蕊败育的分子机制,我们采用RNA-seq、ChIP-Seq和代谢产物分析等研究了梅雌蕊败育的机制,重点分析了TCP4基因的在雌蕊败育种的作用,主要结果如下。1.利用RNA-Seq技术研究参与梅雌蕊败育的差异表达基因(DEGs)和通路。雌蕊正常发育的梅品种‘龙眼’和雌蕊败育梅品种‘大嵌蒂’为材料共发现包括TCP家族在内的3882个差异表达基因,其中2033个上调,1849个下调,其中MADS-box、NAC、TCP等60个转录因子家族参与了这一过程。GO分析表明,不同的代谢过程、植物激素、发育过程及光周期相关基因参与了雌蕊的败育过程。在134条富集途径中,植物激素信号转导和代谢途径富集最明显。雌蕊败育梅品种中生长素、细胞分裂素和乙烯相关基因表达量较低,赤霉素和脱落酸相关基因的表达量较高。同时注意到,乙烯反应因子ERF1/2在‘大嵌蒂’中表达量较低,说明乙烯可能参与雌蕊的生长发育过程。进一步分析植物激素含量差异,结果表明在‘大嵌蒂’中的生长素(auxin)、细胞分裂素(cytokinin)和乙烯(ethylene)含量显著低于‘龙眼’,而赤霉素和脱落酸含量显著高于‘龙眼’。2.为进一步解析TCP家族基因在梅雌蕊败育中的作用及调控机制,我们利用染色质免疫共沉淀测序技术(ChIP-Sequencing)鉴定了梅中TCP4转录因子的全基因组结合位点,发现PmTCP4参与了梅雌蕊败育的过程。这两个品种的ChIP-Seq数据产生了最大的富集峰,且多数峰位于基因间和启动子区。在‘龙眼’和‘大嵌蒂’中分别鉴定出720个和251个PmTCP4调控的相关基因,其中大部分参与花和雌蕊发育过程。根据FDR值筛选出在可能参与雌蕊败育过程的15个基因。此外,KEGG分析表明,光合作用和氧化磷酸化是这两个梅品种中最丰富的途径,与光合作用相关的基因积极参与这一过程。通过保守基序分析,发现三个有意义的基序,并利用JASPAR数据库将其中一个基序与SOC1(一个调控花发育的重要基因)进行了匹配,表明该转录因子在花发育过程中也作用。通过分析转录组和ChIP-Seq的结果,我们发现梅的代谢途径参与了雌蕊败育过程。因此,我们进一步进行代谢分析,以深入研究与雌蕊败育相关的关键代谢途径和潜在代谢产物。3.为确定与雌蕊败育相关的关键代谢产物和生物途径,对‘龙眼’和‘大嵌蒂’进行非靶向代谢组学分析和抗氧化酶活性测定,共鉴定出756种代谢物,其中219种为差异代谢物。这些差异代谢产物存在于类黄酮、苯丙素和次生代谢产物的生物合成途径中,表明这些途径可能与梅的雌蕊败育相关。在败育雌蕊中检测到5种含量极低的重要代谢物,分别为2-羟基肉桂酸(2-hydroxycinnamic acid)、A-亚麻酸(A-linolenic acid)、樱桃苷(Prunin)、D-七磷酸七庚糖(D-sedoheptulose 7-phosphate)和5-单磷酸腺苷(adenosine 5-monophosphate),提示这些代谢物可能与雌蕊败育有关。同时还检测到在‘大嵌蒂’中黄酮含量和抗氧化酶活性较低,说明黄酮和抗氧化酶的缺乏可能会导致雌蕊败育。总之,以上发现有助于深入研究梅雌蕊败育的生理机理和分子机制,并为其他相关作物提供参考。

关键词：梅雌蕊败育 ChIP-Seq RNA-Seq 基因表达植物激素信号酶和非酶活性氧清除活性代谢组学

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采后黄瓜响应低温胁迫的转录组学分析

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热带作物学报 2023年第1期44卷 35-48页

作者：黄泳谚易景怡王斌韶关学院广东省粤北食药资源利用与保护重点实验室/韶关学院英东生物与农业学院广东韶关512005

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐... 详细信息

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐渐增加,叶绿素荧光逐渐降低,表明采后黄瓜在5℃贮藏期间产生了明显的冷害。与处理前相比(0 h),处理12 h导致1500个基因差异表达,其中706个基因表达上调,794个基因表达下调。与0 h相比,处理72 h导致7799个基因差异表达,其中3995个基因表达上调,3804个基因表达下调。KEGG富集结果显示,低温处理导致的差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、植物与病原菌互作和苯丙烷素合成途径中。GO富集分析的结果显示,在生物过程分类下,差异表达基因主要参与以DNA为模板的转录调控、蛋白磷酸化和跨膜转运等过程;在细胞组份分类下,差异表达基因主要富集在细胞膜组份和细胞核;在分子功能分类下,差异表达基因主要与ATP结合、蛋白苏氨酸/丝氨酸激酶活性、DNA结合和转录因子活性等功能有关。在低温处理12 h时,与激素信号有关的基因显著表达。但在低温处理72 h时,与植物-病原菌互作以及苯丙烷素合成有关的基因被显著诱导,表明植物激素参与了早期的低温信号传递,诱导病程相关基因表达以及苯丙烷素合成可能是采后黄瓜提高耐冷性,应对低温胁迫的重要机制。本研究结果为采后黄瓜适应低温胁迫,并对低温胁迫作出抗性的分子机理提供了新见解,也为耐冷黄瓜新品种培育提供了重要基因资源。

关键词：采后黄瓜冷害转录组分析植物激素信号苯丙烷素合成

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盐、低磷以及干旱胁迫下乌拉尔甘草根转录组分析

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分子植物育种 2023年第5期21卷 1496-1509页

作者：关思静葛甜甜徐蓉蓉王楠高静张岗彭亮张亚丽谢丰璞陕西中医药大学药学院陕西省秦岭中草药应用开发工程技术研究中心西安712046 陕西中医药大学陕西中药资源产业化省部共建协同创新中心秦药特色资源研究与开发国家重点实验室(培育)咸阳712083

对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH_(2)PO_(4)模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘... 详细信息

对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH_(2)PO_(4)模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘草根作为研究材料,应用Illumina HiSeq 2000测序平台对根进行转录组测序,对测序结果进行基因功能注释分析和差异表达基因(DEGs)筛选。分别获得盐、低磷和干旱胁迫处理下甘草根中4 294、3 201和4 719个DEGs。GO富集结果表明,3种逆境胁迫下甘草根中的DEGs均显著富集到细胞过程、代谢过程、刺激响应、细胞、细胞器、催化活性等功能过程中;KEGG途径富集分析表明,3种胁迫处理下的DEGs显著富集的代谢途径主要涉及基因表达调控、生物合成及代谢、信号转导等。转录因子鉴定结果显示3种胁迫处理下差异表达数量最多的转录因子主要来自ERF、bHLH、MYB-related、WRKY、Dof、NAC等转录因子家族;基因表达水平分析显示,参与植物激素代谢及信号转导相关的DEGs在盐胁迫处理下多数表达水平下降,在低磷与干旱胁迫处理下多数DEGs呈上调表达。通过高通量转录组测序,初步获取了乌拉尔甘草根响应盐、低磷和干旱胁迫的基因表达特征,为深入研究甘草抗逆机制提供理论依据。

关键词：甘草(Glycyrrhiza uralensis) 非生物胁迫转录组分析转录因子植物激素信号

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脱落酸和噻苯隆复配调控棉花叶片脱落的形态学研究和转录组分析

脱落酸和噻苯隆复配调控棉花叶片脱落的形态学研究和转录组分析

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作者：周婷婷石河子大学

学位级别：硕士

化学脱叶技术是机采棉综合农艺配套技术的关键环节和重要前提,脱叶剂的合理施用可以改善机采棉脱叶质量。当前新疆棉区普遍使用的脱叶剂为噻苯隆(thidiazuron)与敌草隆(diuron)的复配制剂,敌草隆作为除草剂能够加速棉花叶片焦枯,提高低... 详细信息

化学脱叶技术是机采棉综合农艺配套技术的关键环节和重要前提,脱叶剂的合理施用可以改善机采棉脱叶质量。当前新疆棉区普遍使用的脱叶剂为噻苯隆(thidiazuron)与敌草隆(diuron)的复配制剂,敌草隆作为除草剂能够加速棉花叶片焦枯,提高低温下的脱叶效果。然而,敌草隆是一种氯代有机物,具有生物累积性和环境持久性,会对人类健康和生态环境造成严重的危害。脱落酸(abcisic acid,ABA)是一种植物内源激素,具有促进叶片脱落的生理功能。为了开发环境友好型脱叶剂,本研究在棉花吐絮期喷施脱落酸和噻苯隆复配制剂(AT)、噻苯隆和敌草隆复配制剂(TD)以及脱落酸单剂(A)、噻苯隆单剂(T)、萘酮戊酸单剂(natenpac,N)和空白对照(W),研究各处理的棉花脱叶率、叶柄断裂强度、离层形态学、叶柄内源激素含量,并通过转录组测序分析和差异基因表达量验证等方法,探明脱落酸和噻苯隆复配对棉花脱叶的作用机制,为敌草隆残留问题提供解决方案。主要成果如下:1.棉花叶柄断裂强度和脱叶率结果显示,AT处理后6 d的棉花叶柄断裂强度为4.11 N,与T、TD相比差异不显著(6.63N、4.07N),而与A、N相比差异显著(9.67N、9.56N)。AT处理后9d的脱叶率达到74.81%,TD处理后9d的脱叶率为78.29%,AT与TD相比差异不显著,而与A、T、N单剂处理相比差异显著,脱叶率分别为34.61%、47.44%、34.65%,均显著高于空白对照处理。表明AT处理后显著降低叶柄断裂强度,增加棉花脱叶率。2.棉花叶柄内源激素含量结果显示,AT处理后3d,棉花叶柄的细胞分裂素和生长素含量分别为6.61 ng/mL、3.37ng/mL,与TD结果差异不显著,含量分别为6.57ng/mL,3.11ng/mL,而与A、T、N处理相比差异显著;AT处理后3 d,棉花叶柄的脱落酸含量为15.96ng/mL,显著高于A、T、N处理,但是低于TD处理。棉花叶柄离层形态学研究结果显示,AT、TD、T处理后3d,棉花叶片明显观察到离层形成,在6d时离层明显断裂;而A、N处理后6d观察到离层的形成,空白对照处理则在9d时才能观察到棉花叶柄处轻微凹陷。***-Seq结果显示,AT处理后检测到的差异基因到达29822个,TD处理后检测到26446个差异基因,A处理后检测到2805个差异基因,T处理后检测到18849个差异基因,N处理后检测到6352个差异基因;AT处理后的差异基因数量显著高于A、T、N单剂处理。GO富集分析发现,AT、TD、T处理后的生物学过程相似,大多数基因与“代谢过程”、“生物合成过程”、“基因表达”等相关;KEGG通路分析发现,AT、TD一些途径是相同的,例如“丙酮酸代谢”、“类黄酮生物合成”、“苯丙烷生物合成”、“植物激素信号转导”、“次生代谢产物的生物合成”,而油菜素类固醇生物合成是A、N处理后特有的途径。4.根据GO、KEGG分析,选取了与细胞分裂素、乙烯、赤霉素和茉莉酸相关的16个基因。16个候选基因荧光定量结果显示,细胞分裂素氧化酶/脱氢酶基因(CKXs)的表达倍数增加,其中AT、TD处理后的表达倍数显著高于A、T、N单剂处理;细胞分裂素反应调节因子(ARRs)的表达倍数则呈现下降趋势,AT、TD处理后的表达倍数下降趋势更显著,相应细胞分裂素含量也呈现下降趋势;AT、TD处理后的乙烯受体基因(EINs)和乙烯合成关键基因(ACO3、ACS)的表达倍数明显高于A、T、N单剂处理;乙烯响应基因(ETR1、ERF2)的表达倍数也逐渐增加;赤霉素受体(GIDs)的表达倍数下降,其中AT、TD处理后的表达倍数明显低于A、T、N单剂处理,茉莉酸响应因子(JAZs)的表达倍数增加。综上所述,脱落酸和噻苯隆复配后,通过调控细胞分裂素、乙烯、赤霉素和茉莉酸相关基因的表达,促进了棉花叶柄离层形成,二者协同发挥功效,具有显著的脱叶效果,并且在激素信号调控上具有与新疆棉区常规使用的噻苯隆和敌草隆复配制剂具有相似的机理,因此可以成为脱叶剂新的选择。

关键词：脱落酸噻苯隆棉花脱叶转录组分析植物激素信号

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内生真菌枫香拟茎点霉B3促进水稻氮素吸收与激素关系的研究

内生真菌枫香拟茎点霉B3促进水稻氮素吸收与激素关系的研究

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作者：李馨南京师范大学

学位级别：硕士

植物的生活与微生物息息相关并且能和多种微生物建立共生关系。这些共生微生物能够影响宿主植物的生长、代谢、抗胁迫等能力,因此这些共生微生物菌剂在可持续农业发展上显示出重要的商业开发前景,其中内生真菌是一类重要的植物共生成员... 详细信息

植物的生活与微生物息息相关并且能和多种微生物建立共生关系。这些共生微生物能够影响宿主植物的生长、代谢、抗胁迫等能力,因此这些共生微生物菌剂在可持续农业发展上显示出重要的商业开发前景,其中内生真菌是一类重要的植物共生成员。最近,内生真菌增加植物养分的利用度以及改善作物生长状态的潜力已经引起了越来越多的的注意。我们课题组的前期研究从重阳木(Bischofia olycarpa)中分离到一株内生真菌经鉴定为枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambari),编号B3,可以在体外培养条件下产生脱落酸和3-吲哚乙酸,并且***能与水稻成功地建立共生关系,显著提高水稻对氮素的利用,大幅度减少氮肥的投入,同时促进水稻的生长,提高产量。上述结果都预示着内生真菌B3可能在水稻氮素利用上存在有益的效果,但是B3促进水稻氮素利用的潜在机理尚不明确。因此,本文尝试从植物生理生化及基因转录水平等角度全方位探索内生真菌B3对水稻氮素利用的影响及其潜在机理。首先,为了确认内生真菌B3与水稻的共生关系,我们利用GFP-B3接种水稻,通过荧光显微镜的观察,我们发现B3能够系统性定殖于水稻体内。其次,我们利用野生型B3与水稻建立共生(E+)和非共生(E-)的实验体系,在盆栽实验条件下设置了低、中、高(1.25、2.5、3.75 g N盆-1)三个氮肥水平,研究了 B3对水稻体内植物激素和氮素含量的影响。结果表明,对于低氮和中氮施肥处理组,在苗期和分蘖期,B3菌接种显著提高了水稻生长素和细胞分裂素的含量,降低了乙烯的含量;而抽穗期和成熟期,B3菌接种水稻乙烯含量比对照高。接种B3菌增加了水稻体内各组织中氮素的含量和生物量,水稻氮素吸收同化相关的酶活和基因表达水平也显著高于未接菌的对照。第三,为了进一步验证内生真菌B3通过改变植物激素水平来增加宿主水稻的氮素吸收,我们设计了外源添加植物激素及相应抑制剂的实验,并测定了 B3对水稻体内生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)和乙烯(ETH)合成相关基因的表达水平的影响。结果表明,外源添加10μM生长素或1 μM玉米素显著提高了水稻体内氮素含量;50μM生长素合成抑制剂或20 μM细胞分裂素活性抑制剂的添加降低了氮素含量;B3菌接种可以在一定程度上减缓激素抑制剂对水稻氮素积累的抑制效应。并且B3共生显著诱导了水稻体内IAA、CTK和ETH合成相关基因的高表达。综上所述,B3菌可能是通过提高水稻IAA、CTK和ETH含量来促进水稻对氮素的吸收。第四,我们之前的研究发现IAA、CTK和ETH是内生真菌B3促进宿主水稻氮素利用的三个信号事件。但是,这三个信号分子在B3促进水稻氮素吸收代谢过程中是否存在相互关系还不清楚。为了探究这三个激素信号在B3促进水稻氮素积累过程中的相互作用关系,我们在水培条件下添加植物激素及其抑制剂,测定了不同处理组水稻体内的总氮及激素含量。结果表明内生真菌B3诱导的宿主水稻氮素含量积累过程中,IAA和CTK可能作为ETH的上游信号分子发挥作用,并且部分依赖于ETH的合成,共同介导内生真菌B3诱导的宿主水稻氮素积累;IAA在此过程中可能与CTK存在拮抗的作用,并且互不依赖。

关键词：内生真菌枫香拟茎点霉水稻氮吸收氮代谢植物激素信号

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褪黑素缓解西瓜悬浮细胞渗透胁迫的分子机制研究

褪黑素缓解西瓜悬浮细胞渗透胁迫的分子机制研究

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作者：闫曼文海南大学

学位级别：硕士

西瓜(Citrullus Lanatus)是一种重要的经济作物,在生长发育中常遭受干旱、盐碱、极端温度等引起的渗透胁迫,严重影响西瓜的品质和产量。因此,提高西瓜的抗逆性是保证西瓜生长和生产力的关键。已有研究显示,褪黑素是一种具有多效功能的... 详细信息

西瓜(Citrullus Lanatus)是一种重要的经济作物,在生长发育中常遭受干旱、盐碱、极端温度等引起的渗透胁迫,严重影响西瓜的品质和产量。因此,提高西瓜的抗逆性是保证西瓜生长和生产力的关键。已有研究显示,褪黑素是一种具有多效功能的植物激素,能显著增强植物对胁迫的抵抗力。然而,褪黑素能否减轻西瓜栽培中常见的渗透性胁迫?西瓜如何启动褪黑素信号通路来提高抗性?这些问题需要更深入的研究。为此,本研究以四倍体的西瓜悬浮细胞为试材,采用甘露醇模拟渗透性胁迫,同时外源添加褪黑素,探究对渗透胁迫下西瓜细胞的影响。利用生物信息学的方法分析西瓜褪黑素合成关键酶基因ClSNAT和ClASMT/ClCOMT。研究在渗透胁迫处理下,ClSNAT和ClASMT/ClCOMT基因相对表达量及褪黑素的变化规律,同时建立渗透胁迫-褪黑素合成关键酶基因表达量-褪黑素含量的关联。并且拟通过分析不同激素信号及其抑制剂对褪黑素生物合成的影响,探明西瓜体内激素信号分子对褪黑素响应渗透胁迫的应答机制。可望从多角度解析植物激素在渗透胁迫下响应褪黑素的分子机理,丰富和完善西瓜抗逆境分子机理。(1)利用不同浓度甘露醇处理西瓜细胞,细胞生长量下降,说明渗透胁迫抑制西瓜细胞生长。10μM褪黑素预处理渗透胁迫下的西瓜细胞,细胞生长量上升,诱导抗氧化酶POD的增加,减少细胞中MDA和ROS的生成,说明外源褪黑素可有效缓解渗透胁迫对细胞生长的抑制情况。(2)利用生物信息学的手段鉴定西瓜褪黑素合成关键酶基因,筛选出16个ClOMT基因,2个ClSNAT基因。并且初步推测ClOMT10、ClOMT12、ClOMT13和ClOMT16可能是参与褪黑素合成的COMT基因,西瓜中SNAT家族包含两个ClSNAT1和ClSNAT2基因。ClOMTs和ClSNATs基因启动子区域顺式作用元件,包含大量对胁迫和植物激素响应的顺式作用元件。(3)在渗透胁迫下,西瓜细胞中ClOMTs和ClSNAT2基因的相对表达量显著上升,并且显著提高褪黑素的含量。(4)通过外源添加植物激素(ABA、Me JA、SA),结果发现诱导了西瓜细胞中ClOMTs和ClSNAT2基因表达量的升高,褪黑素积累量增加。并且外源ABA处理下的基因表达量上升和褪黑素积累量最为明显。此外,通过脱落酸合成抑制剂(FLU)和茉莉酸合成抑制剂(IBU)抑制内源激素的合成,结果发现加入两种抑制剂对渗透胁迫下ClOMTs和ClSNAT2基因表达量和褪黑素积累量有明显抑制作用,并且加入脱落酸合成抑制剂明显抑制渗透胁迫下ClOMTs和ClSNATs基因表达量和褪黑素积累量。综上所述,我们可以得到,外源添加褪黑素能够明显缓解由于渗透胁迫而导致的细胞生长受到的抑制。在渗透胁迫下,褪黑素合成关键酶基因ClOMTs和ClSNAT2的表达量显著增加,且内源褪黑素含量积累。西瓜内源褪黑素的合成与积累与多种激素信号关系密切,且在渗透胁迫诱导褪黑素合成路径中,脱落酸信号是主要调控因子。

关键词：西瓜褪黑素渗透胁迫植物激素信号基因表达

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