【摘要】：隨著人類活動和社會經(jīng)濟的發(fā)展,土壤鎘(Cd)污染對人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害日趨加重。為了修復(fù)Cd污染土壤,人們提出了植物修復(fù)技術(shù)。硅(Si)是地殼中豐度僅次于氧的元素,不僅是高等植物生長的有益元素,而且具有提高植物對重金屬毒害抗性的能力,在重金屬污染土壤植物修復(fù)方面可能有著重要作用。本文以歐美楊(Populus euramericana)無性系I-214為研究對象,利用Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)技術(shù),研究了Si對Cd脅迫I-214楊毒害作用的逆轉(zhuǎn)效應(yīng),探討了施加外源Si對Cd毒害楊樹生理生化和轉(zhuǎn)錄組變化的影響,為揭示外源Si緩解植物Cd毒害的生理生化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機理提供科學(xué)依據(jù)。本研究的主要結(jié)果如下:1.施加外源硅促進(jìn)了I-214楊植株的生長,增加了植株地上和地下部分的鮮重和干重,增加了植株的株高和地徑,逆轉(zhuǎn)了Cd脅迫導(dǎo)致的植株生長下降的現(xiàn)象。2.在Cd脅迫后添加外源Si使凈光合速率以及蒸騰速率上升,改善了Cd脅迫下植株的光合能力,使氣孔導(dǎo)度升高,胞間CO_2濃度降低。Cd+Si處理逆轉(zhuǎn)了Cd毒性造成的葉綠素含量下降,葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均有提升,揭示了Si對Cd毒性的逆轉(zhuǎn)作用。3.在Cd脅迫后加入外源Si有效降低了H_2O_2、O_2~-·和MDA的含量,顯著提高了SOD和CAT的活性,降低了在Cd脅迫下顯著升高的POD活性,植株葉片中的可溶性蛋白含量和根系活力也顯著提升,而植株葉片中的脯氨酸含量則有所降低,揭示了Si對Cd毒性的逆轉(zhuǎn)作用。4.在Cd脅迫后加入外源Si降低了植株的Cd含量,有效的提升了植株葉片和根的Mn含量以及葉片和莖的Na含量,對Mg含量沒有改善,增加了植株根部的Ca、Fe、Mn、Cu和Zn含量。5.對I-214楊Cd和CK處理組進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,共發(fā)現(xiàn)了954個差異基因(377個上調(diào)基因,577個下調(diào)基因),其中有722個差異基因注釋到1950個GO條目,又有62個基因注釋到81個KEGG通路。而對Cd和Cd+Si處理組進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,則發(fā)現(xiàn)366個差異表達(dá)基因(202個上調(diào)基因,164個下調(diào)基因)。其中有273個差異基因注釋到1325個GO條目,又有22個基因注釋到38個KEGG通路。隨機選取了10個差異基因進(jìn)行實時熒光定量PCR驗證,驗證結(jié)果與轉(zhuǎn)錄測序結(jié)果基本一致,進(jìn)一步證實了測序結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

圖 3-1 I-214 楊葉片總 RNA瓊脂糖凝膠電泳圖譜Fig. 3-1 Agarose electrophoresis of extracted total RNA of I-214 leavesker 為 Trans 2K Plus；1、2、3 為 CK 處理樣本；4、5、6 為 Si 處理樣本；7、8、9 為 Cd 處理樣本；10、11、12 為 理樣本。 3-2 可知，經(jīng)過 Agilent 2100 檢測后，結(jié)果表明所有樣品的 RNA 總量均OD260/280 均大于 1.8，rRNA Ratio[28s/18s]均大于 1.2，，RIN 值均大于 7，完整性均達(dá)到轉(zhuǎn)錄組測序要求。表 3-2 RNA 質(zhì)量檢測結(jié)果Table 3-2 The quality results of the total RNA總量（μg） 濃度（ng/μl） OD260/280 OD260/230 28(25)S/18S R55.86 1140 2.143 2.346 1.2 33.90 1130 2.148 2.278 1.5 22.92 764 2.134 2.110 1.5 28.17 1006 2.122 2.276 1.3 13.62 454 2.121 1.846 1.4 21.27 818 2.119 2.108 1.5 41.06 1416 2.126 2.384 1.6

圖 3-2 RNA-Seq 相關(guān)性檢查Fig. 3-2 RNA-Seq correlation examination水平分析 FPKM 值來估算轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平。利用所有基因的 FPKM 分布圖進(jìn)行比較，我們以 FPKM 值為 1 作為閥值，認(rèn)為當(dāng) FPKM＞1 時
【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】：2018
【分類號】：X171.5;X53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658626