馬鈴薯(Solanum tuberosum L.),屬茄科多年生草本類塊莖植物,喜冷涼溫和氣候,耐輕霜,不耐熱,目前己成為世界第四大作物僅次于小麥、水稻和玉米,菜糧兼用。中國是馬鈴薯第一生產(chǎn)大國,在食品安全方面扮演著重要角色。近年來全球變暖加劇,高溫脅迫成為抑制馬鈴薯生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品質(zhì)的重要因素,當(dāng)高溫達(dá)一定程度時(shí),產(chǎn)量大幅下降、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。高溫脅迫會(huì)直接打亂植物生理代謝,損害細(xì)胞結(jié)構(gòu),然而面對脅迫植物會(huì)啟動(dòng)自身的保護(hù)機(jī)制來減少受到的傷害。本研究以馬鈴薯品種'閩薯1號(hào)'為材料,從生理生化角度研究高溫脅迫下馬鈴薯幼苗植株形態(tài)、抗氧化以及光合作用和相關(guān)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化;對馬鈴薯生長調(diào)控因子(growth-regulating factors,GRFs)家族基因以及超氧化物歧化酶(SOD)家族基因,分別進(jìn)行生物信息學(xué)分析,并進(jìn)行高溫下的基因表達(dá)分析。1、高溫脅迫對馬鈴薯植株生理指標(biāo)的影響對馬鈴薯株高、莖粗、葉片長度、寬度、葉片鮮重及干物質(zhì)重進(jìn)行測定后發(fā)現(xiàn)高溫脅迫下馬鈴薯植株生長受到顯著抑制,高溫下植株高度及莖粗均小于對照,葉片生長短小,其鮮重及干物質(zhì)重量降低;抗氧化指標(biāo),對超氧陰離子(O2-)、丙二醛(MDA)、過氧化氫(H202)和脯氨酸(Pro)的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)等酶活性進(jìn)行測定,其中SOD呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,而POD與CAT先下降后上升;MDA、O2-、H2O2、Pro含量都出現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢,說明幼苗體內(nèi)活性氧的積累,膜質(zhì)氧化加劇可能是導(dǎo)致馬鈴薯高溫傷害的重要原因之一;光合作用指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn),高溫下葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量均降低,蒸騰作用上升,凈光合速率下降,氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳含量上升;葉綠素?zé)晒鈪?shù)顯示,初始熒光F0上升,Fv/Fm即光能轉(zhuǎn)換效率降低,NPQ、qN先上升后下降,qP無明顯變化,ETR呈下降趨勢,表明高溫在一定程度上抑制了幼苗葉片的光合作用。2、馬鈴薯GRF轉(zhuǎn)錄因子生物信息學(xué)分析及其特異性表達(dá)分析從植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/)里獲得了12個(gè)馬鈴薯GRF基因。其生物信息學(xué)分析結(jié)果表明,馬鈴薯GRF轉(zhuǎn)錄因子家族與番茄GRF轉(zhuǎn)錄因子家族密切相關(guān),其次是擬南芥,水稻和馬鈴薯的關(guān)系較遠(yuǎn)。除了StGRF6只有一個(gè)內(nèi)含子,其余均有兩到三個(gè)內(nèi)含子。馬鈴薯GRF基因的結(jié)構(gòu)域都是高度保守的,且每個(gè)基因都具有QLQ和WRC結(jié)構(gòu)域。利用RT-qPCR技術(shù)分析馬鈴薯GRF基因的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)StGRF1與stGRF5高溫下表達(dá)水平明顯上調(diào),StGRF2、StGRF3、StGRF7、StGRF8、StGRF10 在高溫下 表達(dá)量下調(diào),stGRF4、StGRF6、StGRF9表達(dá)幾乎不受高溫影響。3、馬鈴薯SOD基因生物信息學(xué)分析及其特異性表達(dá)分析通過 National Centre for Biotechnology(NCBI)獲得 8 個(gè)馬鈴薯SOD基因,生物信息學(xué)分析結(jié)果表明,馬鈴薯SOD基因其蛋白質(zhì)長度長短不一,穩(wěn)定性較差且這些蛋白質(zhì)都是親水性蛋白;蛋白質(zhì)序列的一致性只有34.68%,這8個(gè)馬鈴薯SOD基因在氨基酸數(shù)量和結(jié)構(gòu)上存在較大的差異。進(jìn)化樹分析表明Fe-SOD1,Fe-SOD2,e-SOD3,Fe-SOD4與Mn-SO與的親緣關(guān)系較近,而SOD1、Cu/Zn-SOD1和Cu/Zn-SOD2的親緣關(guān)系較近。通過熒光定量RT-qPCR分析:SOD1在高溫前期表達(dá)量上升,Fe-SOD1、Fe-SOD2、Fe-SOD3、Fe-SOD4高溫下表達(dá)量均明顯上升,而Cu/Zn-SOD1、Cu/Zn-SOD2、和Mn-SCD表達(dá)量無明顯變化,其中Cu/Zn-SOD2在12 h時(shí)常溫下表達(dá)量約為高溫下2.22倍。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S532
【部分圖文】：

圖２－２不同溫度下葉片生長表型記錄??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｌｅａｖｅｓ?ｇｒｏｗｎ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??

圖２－１不同溫度下馬鈐薯植株生長頂視圖??Ｆｉｇｕｒｅ２－１?Ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｐｏｔａｔｏ?ｐｌａｎｔｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??

ｄ?時(shí)間（天數(shù)／ｄ）?ＩＩ?ｅ?時(shí)間（天數(shù)／ｄ）?ＩＩ?１?時(shí)間（天數(shù)／ｄ）??圖２－４高溫脅迫對馬鈐薯幼苗植株形態(tài)的影響??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｓｔｒｅｓｓ?ｏｎ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｐｏｔａｔｏ?ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ??２．２．２高溫脅迫對馬鈴薯葉片ＭＤＡ含量的影響??ＭＤＡ是植物細(xì)胞膜的膜質(zhì)氧化產(chǎn)物。如圖２－５，在３５°Ｃ和３９°Ｃ高溫下，植??株的ＭＤＡ含量隨著脅迫時(shí)間的延長而逐漸增長，表明植株葉片膜質(zhì)氧化程度正??在逐漸增強(qiáng)，常溫處理則無顯著變化；同時(shí)３５°Ｃ與３９°Ｃ高溫處理之間也具有顯??著性差異，可以發(fā)現(xiàn)３９°Ｃ下幼苗的ＭＤＡ含量要顯著高于３５°Ｃ。ＳＯＤ是清除氧??自由基緩解植物膜質(zhì)過氧化的主力軍，盡管ＳＯＤ活性大大提高如圖２－６?（ａ），??ＭＤＡ含量依舊在持續(xù)增多。??□?２２°Ｃ０?３５°ＣＥ１３９°Ｃ??ｍ１〇－ｉ?ｂ??Ｊ?８＂?＾?Ａｉｌ?ｉｂ｜?ｎｉｌ??ａ?ｍ?＂?Ｉ?＿??ｉｌｌ??０?１?３?５?７?Ｉ???處理時(shí)間（天數(shù)／ｄ）???圖２－５高溫脅迫下ＭＤＡ含量的變化??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ＭＤＡ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ｕｎｄｅｒ?ｈｉｇｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｓｔｒｅｓｓ??２．２．３高溫脅迫對馬鈴暮卩十片ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性的影響??植物在受到環(huán)境脅迫時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)體內(nèi)ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ等抗氧化酶??的活性來避免活性氧的積累
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870975