【摘要】：為探究入侵植物黃頂菊(Flaveria bidentis)在非生物脅迫生境下的耐受性,本研究選取重金屬鎘(Cd)污染與復(fù)合鹽堿脅迫兩種典型生境,通過網(wǎng)室盆栽試驗分別模擬2、4和8 mg·kg~(-1)三種濃度的鎘污染生境,以及鹽濃度均為150 mmol·L~(-1),pH分別為7.50、8.22、8.96和9.63的鹽堿污染生境,通過測定不同處理下黃頂菊的生長及生理生態(tài)指標(biāo)分別研究其對兩種脅迫生境的可塑性反應(yīng),利用甲基化敏感擴增多態(tài)性(Methylation Sensitive Amplification Polymorphism,MSAP)技術(shù)對不同處理下黃頂菊葉片基因組DNA甲基化變異特征進行分析,并進一步探索黃頂菊表型可塑性與表觀遺傳變異之間的相關(guān)性,相關(guān)研究結(jié)論將為入侵植物黃頂菊的生態(tài)適應(yīng)性機理的闡明和深入理解植物的入侵性提供重要的理論依據(jù)。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.黃頂菊在低中濃度Cd污染下有較強的耐受性,而高濃度Cd污染下植物的調(diào)節(jié)能力減弱。對黃頂菊生長指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn)Cd濃度小于4 mg·kg~(-1)時,黃頂菊株高、根長和生物量變化不顯著,而達到8 mg·kg~(-1)時與對照組相比顯著降低,生長發(fā)育受到顯著的抑制作用。對其保護酶活性研究發(fā)現(xiàn)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)三種酶活性隨著Cd濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,但均高于對照組,說明植物保護酶對Cd的調(diào)節(jié)能力有限。黃頂菊各組織Cd含量測定發(fā)現(xiàn)Cd濃度的升高抑制黃頂菊對其富集與轉(zhuǎn)移的能力,Cd在黃頂菊植株體內(nèi)含量表現(xiàn)出根葉莖的規(guī)律,隨著Cd濃度的升高,地上部富集系數(shù)與根部富集系數(shù)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,均在Cd濃度為4 mg·kg~(-1)時達到最大值,且高濃度Cd污染降低了黃頂菊的轉(zhuǎn)移系數(shù)與耐性指數(shù)。表型可塑性研究發(fā)現(xiàn)黃頂菊主要通過維持根和葉生物量過程積累營養(yǎng)物質(zhì),并通過調(diào)節(jié)Cd在體內(nèi)的積累適應(yīng)重金屬污染生境。2.黃頂菊對低pH的復(fù)合鹽堿生境有一定的耐受性。對黃頂菊生長指標(biāo)及光合生理指標(biāo)測定,發(fā)現(xiàn)高pH抑制黃頂菊株高、根長及生物量,低pH下復(fù)合鹽堿脅迫促進黃頂菊光合作用,pH達到9.53時凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均受到顯著抑制。保護酶活性研究表明初期黃頂菊主要通過SOD和POD酶清除活性氧,后期通過CAT進行調(diào)節(jié)。對黃頂菊葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)測定發(fā)現(xiàn)pH在7.50-8.96之間的復(fù)合鹽堿脅迫下游離脯氨酸對膜系統(tǒng)起到了一定的保護作用,葉片的可溶性糖對鹽堿環(huán)境較為敏感。鹽堿脅迫下黃頂菊根生物量、氣孔導(dǎo)度、電解質(zhì)外滲率和游離脯氨酸的表型可塑性指數(shù)較高(PPI0.5),表明黃頂菊主要通過改變根生物量以及控制氣孔開度吸收并積累營養(yǎng)物質(zhì),并通過電解質(zhì)外滲率與游離脯氨酸含量平衡細胞滲透壓。3.重金屬Cd脅迫下,篩選的15對引物共擴增出726條條帶,黃頂菊葉片全甲基化與整體甲基化水平升高,且以重新甲基化變異模式為主。表型可塑性與表觀遺傳相關(guān)性分析的結(jié)果表明,DNA全甲基化和整體甲基化水平與黃頂菊生長指標(biāo)及地上部耐受性指數(shù)的表型可塑性呈顯著負相關(guān),與抗氧化酶活性、各組織Cd含量及富集與轉(zhuǎn)移系數(shù)呈顯著正相關(guān)。復(fù)合鹽堿脅迫下,篩選15對引物共擴增出585條條帶,葉片半甲基化水平升高,且主要以去甲基化變異模式為主,DNA全甲基化水平的升高誘導(dǎo)黃頂菊生長指標(biāo)與光合指標(biāo)表型可塑性的升高促進有機物質(zhì)的積累,半甲基化水平升高誘導(dǎo)可溶性蛋白與電解質(zhì)外滲率表型可塑性的升高調(diào)節(jié)滲透脅迫,控制細胞滲透壓平衡。
【圖文】：

圖 2.2 重金屬對黃頂菊根部活性氧的影響Fig. 2.2 Effect of heavy metals on active oxygen in roots of Flaveria bidentis5.4 黃頂菊各組織 Cd 含量及富集與轉(zhuǎn)移特征由表 2.3 可知，在重金屬 Cd 處理下，Cd 含量在黃頂菊各組織中整體呈現(xiàn)出>莖的規(guī)律，且黃頂菊各組織中Cd含量隨著脅迫濃度的升高也呈現(xiàn)顯著增加的趨中，Cd-3、Cd-2 和 Cd-1 處理下黃頂菊根組織中 Cd 含量分別較對照組顯著升高90、15.97 和 26.19 倍；對各處理下黃頂菊 Cd 的富集系數(shù)、轉(zhuǎn)移系數(shù)和耐性指數(shù)分析，可知黃頂菊的地上富集系數(shù)、根部富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)均隨著 Cd 濃度的呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，說明在高濃度 Cd 脅迫下黃頂菊對重金屬 Cd 的吸收與能力變?nèi)酰�，黃頂菊對 Cd 的耐性指數(shù)隨著重金屬濃度的升高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢其變化不顯著（P>0.05）。

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文頂菊葉片 DNA 提取及 MSAP 體系建立量以及合理 MSAP 體系的建立對于 MSA下的 DNA 提取及 MSAP 體系建立為例，.7~1.9 之間，且 DNA 條帶清晰完整，無等雜質(zhì)，可用于后續(xù)酶切連接的使用；圖充分可進行預(yù)擴增反應(yīng)；圖 4.1C)中條帶0 bp 之間，可用于后續(xù)選擇性擴增的使用較亮，無拖尾現(xiàn)象，且重復(fù)性好，可進
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X503.23;Q94

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