【摘要】：多倍化后的植物出現(xiàn)了許多異于二倍體的生物學性狀,尤其是多倍體較二倍體擁有更強的環(huán)境適應性。為了弄清楚植物多倍體和二倍體之間的這些差異及產(chǎn)生這些差異的原因,我們以西瓜二倍體(2n)及其同源四倍體(4n)為材料,利用DGE及sRNA測序技術同時從轉(zhuǎn)錄組水平和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控水平上對西瓜二倍體及其同源四倍體之間的差異表達mRNA及miRNA進行測序關聯(lián)分析,并重點篩選出差異表達抗逆相關的mRNA和miRNA。再以西瓜二倍體懸浮細胞為材料,研究關聯(lián)分析所得抗逆相關基因在脅迫條件下的表達調(diào)控模式。結(jié)合DGE測序結(jié)果,對海藻糖代謝途徑上關鍵基因進行深入挖掘,利用MeJA,ETH,SA等植物激素模擬逆境信號對西瓜二倍體懸浮細胞進行誘導,探究這些基因的調(diào)控表達模式,同時探索這些基因在激素誘導和高溫脅迫下基因表達模式有何異同?最后通過外源添加海藻糖的方式,驗證海藻糖在植物逆境脅迫下的抗逆作用。取得的主要成果如下:(1) 2n及4n之間得到4985個差異表達基因,其中3291個在4n中表達上調(diào),僅1694個在2n中表達上調(diào);這些差異表達基因顯著富集在基礎代謝途徑上,大部分起到催化功能和信號傳遞功能。這些差異表達的基因中抗逆相關的基因共134個,其中100個在4n中上調(diào),僅34個在2n中上調(diào):這些抗逆差異表達基因主要富集在植物病原互作途徑上,與信號轉(zhuǎn)導相關。(2) 2n及4n之間得到205個差異表達的已知miRNA和815個新miRNA;這些miRNA的靶基因顯著富集在基礎代謝途徑上,大部分起到催化功能和信號傳遞功能,與結(jié)果(1)相吻合。這些差異表達的miRNA中抗逆相關的已知miRNA 25個,新miRNA 62個,這87個抗逆差異表達的miRNA有77個在2n中上調(diào),僅10個在4n中上調(diào)。(3)結(jié)合DGE測序結(jié)果,在西瓜中挖掘出7個7PS基因家族成員和3個TRE基因家族成員,他們都對激素模擬的逆境信號做出上調(diào)表達響應,但表達模式各不相同。TPS基因在響應激素和高溫脅迫時,ETH和MeJA的響應模式差別較大,但ETH和高溫脅迫下的響應模式一致。(4)外源添加海藻糖預處理能顯著緩解甘露醇滲透脅迫下細胞的生長狀態(tài)。由以上結(jié)果得出結(jié)論:植物多倍體及二倍體之間的生理形態(tài)上及抗逆性上的差異均受到mRNA和miRNA的共同調(diào)控。植物中的海藻糖含量雖少,對植物的抗逆防御卻起著一定的重要作用,在逆境脅迫下植物中的海藻糖基因會受誘導表達,參與植物的逆境脅迫防御調(diào)控。
[Abstract]:The polyploid plants have many biological characters which are different from diploid, especially polyploid has stronger environmental adaptability than diploid. In order to find out the differences between polyploid and diploid plants and the reasons for these differences, we used the diploid (2n) and its autotetraploid (4n) of watermelon as materials. The differential expression mRNA and miRNA of diploid and autotetraploid of watermelon were sequenced by DGE and sRNA sequencing at both transcriptional and post-transcriptional levels, and the mRNA and miRNA related to differential expression of stress resistance were selected. The expression and regulation patterns of stress related genes obtained by association analysis were studied by using diploid suspension cells of watermelon. Combined with the results of DGE sequencing, the key genes in trehalose metabolism pathway were deeply excavated. Plant hormones such as MeJAA ETHSA were used to induce the diploid suspension cells of watermelon, and the regulation and expression patterns of these genes were explored. At the same time, what are the similarities and differences of the expression patterns of these genes under hormone induction and heat stress? Finally, the stress resistance of trehalose under plant stress was verified by adding trehalose. The main results are as follows: (1) 4985 differentially expressed genes were obtained between 2n and 4n, of which 3291 genes were up-regulated in 4n and only 1694 genes were up-regulated in 2n. Most play catalytic and signaling functions. Among these differentially expressed genes, there were 134 genes related to stress resistance, of which 100 genes were up-regulated in 4n and only 34 genes were up-regulated in 2n. Related to signal transduction. (2) 205 known miRNAs and 815 new miRNAs with differentially expressed miRNAs were obtained between 2n and 4n. The target genes of these miRNAs were significantly enriched in basal metabolic pathways, most of which played catalytic and signal transduction functions, which coincided with result (1). Twenty-five known miRNAs and 62 new miRNAs expressed in these differentially expressed miRNAs were identified. 77 of these 87 differentially expressed miRNAs were up-regulated in 2n and only 10 in 4n. (3) combined with DGE sequencing, Seven members of the 7PS gene family and three members of the TRE gene family were excavated from watermelon, all of them responding to the up-regulation of stress signals simulated by hormone. However, the response patterns of ETH and Meja of TPS gene in response to hormone and high temperature stress were different. But the response pattern of ETH was the same as that under high temperature stress. (4) exogenous trehalose pretreatment significantly alleviated the growth state of cells under mannitol osmotic stress. It is concluded that the differences in physiological morphology and stress resistance between polyploid and diploid plants are regulated by mRNA and miRNA. Although trehalose content in plants is small, it plays an important role in plant defense against stress. Trehalose genes in plants under stress are induced to express and participate in the regulation of plant stress defense.
【學位授予單位】：海南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S651

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