本文關鍵詞：芥菜響應鎘脅迫的生理和轉(zhuǎn)錄組研究

  更多相關文章： 芥菜(Brassica juncea) 鎘(Cd) 光合特性 抗氧化酶 高通量測序

【摘要】：芥菜(Brassica juncea)是十字花科蕓薹屬植物,是一類重要蔬菜作物。近年來研究表明芥菜是一種較為理想的修復Cd污染土壤的植物。因此,研究芥菜抗Cd脅迫的機制對應用芥菜于Cd污染土壤修復和培育低富集的蕓薹屬植物具有重要的意義。本實驗以芥菜為材料,研究不同濃度的Cd處理對其幼苗生長特性、Cd吸收和積累的特點、養(yǎng)分吸收、光合特性以及抗氧化酶系統(tǒng)的影響,運用高通量測序技術(shù)對芥菜轉(zhuǎn)錄組進行分析,初步探討了芥菜響應Cd脅迫的分子機理。20mg/kg-100mg/kg Cd脅迫抑制了芥菜的生長,顯著減少了其幼苗的生物量、根系的伸長生長。芥菜植株同一器官不同Cd處理濃度其Cd含量差異顯著。Cd脅迫降低了芥菜Mn和Mg含量,抑制了Ca和Zn向地上部轉(zhuǎn)運,葉片中Fe含量下降。Cd脅迫影響了芥菜的光合作用,葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)顯著下降,胞間CO2濃度(Ci)先下降后上升。三個處理最大熒光(Fm)、PSII實際光化學量子效率(ΦPSII)均下降。芥菜葉綠素a和b含量都下降,但葉綠素a受到的影響更大。Cd脅迫下植物會產(chǎn)生氧自由基,抗氧化酶系統(tǒng)在一定程度上能夠?qū)⑵淝宄Ｖ仓曛蠱DA含量顯著上升,SOD、POD、GR和APX酶的活性上升,而CAT酶活性下降。芥菜轉(zhuǎn)錄組測序共獲得115 228條序列,平均長度為986 bp,GO功能分類結(jié)果顯示Uni Gene主要參與了生物過程中的代謝過程、細胞過程和單一有機體過程,細胞組分的細胞、細胞器、細胞部分,以及分子功能的結(jié)合和催化活性。其中,鎘脅迫下,在根和葉中表達同時上調(diào)的基因有23個,下調(diào)的有57個,這些基因的功能主要是葉綠素A/B結(jié)合蛋白(chlorophyll A/B binding protein),絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶(Serine/threonine phosphatases),C2H2型鋅指(C2H2-type zinc finger),磷酸丙糖轉(zhuǎn)運蛋白家族(Triose-phosphate Transporter family),磷酸誘導蛋白1保守區(qū)(Phosphate-induced protein 1 conserved region),谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(Glutathione S-transferase),甘油磷酸二酯酶家族(Glycerophosphoryl diester phosphodiesterase family),轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子(DNA-binding domain found in transcription regulators),植物轉(zhuǎn)座子蛋白(Plant transposon protein),胡豆合成酶(Strictosidine synthase),糖基水解酶家族17(Glycosyl hydrolases family 17),三磷酸腺苷硫酸化酶(ATP sulfurylase)。
【關鍵詞】：芥菜(Brassica juncea) 鎘(Cd) 光合特性 抗氧化酶 高通量測序
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X173;S637
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-20
• 1.1 植物對鎘的吸收、轉(zhuǎn)運和分布10-14
• 1.1.1 植物對鎘的吸收和轉(zhuǎn)運10-12
• 1.1.2 植物體內(nèi)鎘的分布情況12-14
• 1.2 鎘脅迫對植物光合特性的影響14
• 1.3 植物耐鎘脅迫的機理14-17
• 1.3.1 區(qū)室化作用15
• 1.3.2 抗氧化機制15-16
• 1.3.3 植物螯合作用16-17
• 1.4 鎘脅迫響應相關的基因17-18
• 1.5 研究目的與意義18-20
• 第二章 鎘脅迫對芥菜生長及鎘和養(yǎng)分吸收的影響20-28
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗設計21-22
• 2.2.1 根長、株高與干重的測定21-22
• 2.2.2 鎘含量的測定22
• 2.2.3 營養(yǎng)元素的測定22
• 2.3 結(jié)果與分析22-25
• 2.3.1 鎘脅迫對芥菜幼苗根長和株高的影響22-23
• 2.3.2 鎘脅迫對芥菜幼苗生物量的影響23
• 2.3.3 芥菜植株內(nèi)鎘的分布23-24
• 2.3.4 鎘脅迫對芥菜根系和葉片中營養(yǎng)元素含量的影響24-25
• 2.4 討論25-28
• 第三章 鎘脅迫對芥菜光合特性的影響28-36
• 3.1 實驗材料28-29
• 3.2 實驗方法29-30
• 3.2.1 光合作用的測定29
• 3.2.2 葉綠素熒光參數(shù)的測定29
• 3.2.3 葉綠素含量的測定29-30
• 3.3 結(jié)果與分析30-33
• 3.3.1 鎘脅迫對芥菜功能葉片光合特性的影響30-31
• 3.3.2 鎘脅迫對芥菜功能葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響31-32
• 3.3.3 鎘脅迫對芥菜功能葉片葉綠素含量的影響32-33
• 3.4 討論33-36
• 第四章 鎘脅迫對芥菜膜脂過氧化及抗氧化酶系統(tǒng)的影響36-44
• 4.1 實驗材料36
• 4.2 實驗方法36-38
• 4.2.1 試劑36-37
• 4.2.2 丙二醛含量的測定37
• 4.2.3 抗氧化酶系統(tǒng)活性的測定37-38
• 4.2.3.1 SOD酶活性的測定37
• 4.2.3.2 APX酶活性的測定37
• 4.2.3.3 POD酶活性的測定37-38
• 4.2.3.4 GR酶活性的測定38
• 4.2.3.5 CAT酶活性的測定38
• 4.3 結(jié)果與分析38-43
• 4.3.1 鎘脅迫對芥菜葉片中丙二醛含量的影響38-39
• 4.3.2 鎘脅迫對芥菜幼苗葉片抗氧化酶系統(tǒng)活性的影響39-41
• 4.3.3 鎘脅迫對芥菜根系中丙二醛含量的影響41
• 4.3.4 鎘脅迫對芥菜幼苗根系中抗氧化酶系統(tǒng)活性的影響41-43
• 4.4 討論43-44
• 第五章 鎘脅迫的轉(zhuǎn)錄組分析44-54
• 5.1 實驗材料44
• 5.2 實驗方法44-47
• 5.2.1 RNA的提取和質(zhì)檢44-45
• 5.2.2 轉(zhuǎn)錄組測序45
• 5.2.3 序列拼接45-46
• 5.2.4 GO功能分類及COG功能分類46
• 5.2.5 差異表達基因顯著性富集分析46-47
• 5.3 結(jié)果與分析47-53
• 5.3.1 樣本質(zhì)檢及測序結(jié)果47-49
• 5.3.2 拼接序列分析49
• 5.3.3 GO功能分類和COG功能分類49-51
• 5.3.4 差異表達基因統(tǒng)計51
• 5.3.5 差異表達基因的顯著性富集分析51-53
• 5.4 討論53-54
• 第六章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 主要結(jié)果54
• 6.2 研究展望54-56
• 參考文獻56-66
• 致謝66-68
• 附錄A (攻讀學位期間發(fā)表論文及申請專利)68

【參考文獻】

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本文編號：695923