土壤缺鉀已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的世界性問題,嚴(yán)重制約著作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。揭示作物耐低鉀的生理和分子機制,對作物耐低鉀品種培育進而緩解鉀肥的依賴性具有重要意義。青藏高原一年生野生大麥(Hordeum vulgare L.subsp.spontaneum)是我國寶貴的資源,其遺傳多樣性豐富且具有很強的耐脅迫性,發(fā)掘耐低鉀種質(zhì)與相關(guān)基因可為大麥及其他作物耐低鉀育種提供優(yōu)異遺傳資源。本論文研究以西藏野生大麥為主要研究材料,研究了耐低鉀的生理與分子機制,取得的主要結(jié)果如下:1.低鉀脅迫影響大麥生長和生理特性的基因型差異供試材料為西藏野生大麥XZ153(耐低鉀)、西藏野生大麥XZ141(低鉀敏感)和栽培品種浙大9號(低鉀敏感),在苗期分別進行低鉀(0.01 mM KCl,LK)和正常鉀(1 mM KCl,NK)處理。結(jié)果表明,低鉀脅迫抑制大麥生長,減少干物質(zhì)積累,但耐低鉀基因型XZ153受影響較小。與另外兩個大麥基因型相比,XZ153在低鉀脅迫下光合速率和葉綠素含量(SPAD值)下降較小,鉀從老葉轉(zhuǎn)移至新葉較多。此外,在低鉀脅迫下,植株體內(nèi)的H⁺/K⁺

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 植物對鉀素的需求
        1.1.1 鉀素的生理功能
        1.1.2 缺鉀對植物生長發(fā)育的影響
        1.1.3 作物耐低鉀的種間及基因型差異
    1.2 作物耐低鉀機制研究進展
        1.2.1 生理機制
        1.2.2 分子機制
    1.3 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在植物養(yǎng)分脅迫響應(yīng)研究中的應(yīng)用
    1.4 研究目的和技術(shù)路線
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 低鉀脅迫對大麥生理特性影響的基因型差異
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 大麥材料
        2.2.2 水培試驗
        2.2.3 低鉀脅迫處理
        2.2.4 生物量和元素含量測定
        2.2.5 光合特性和SPAD值的測定
        2.2.6 H+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的測定
        2.2.7 數(shù)據(jù)分析
    2.3 結(jié)果與分析
        2.3.1 低鉀脅迫對大麥生長的影響及其基因型差異
        2.3.2 低鉀脅迫對大麥不同葉位鉀含量的影響及基因型差異
        2.3.3 離子組對低鉀脅迫的響應(yīng)
        2.3.4 低鉀脅迫對大麥光合特性和葉綠素含量的影響及其基因型差異
    2.4 討論
第三章 基于RNA-Seq技術(shù)的大麥葉片響應(yīng)低鉀脅迫的表達譜分析
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 大麥材料
        3.2.2 水培試驗
        3.2.3 低鉀脅迫處理與取樣
        3.2.4 生物量和鉀含量的測定
        3.2.5 測序文庫構(gòu)建、上機和數(shù)據(jù)產(chǎn)出
        3.2.6 差異基因及表達值
        3.2.7 生物信息學(xué)分析
        3.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 低鉀脅迫對大麥生物量、鉀離子濃度和含量的影響
        3.3.2 測序數(shù)據(jù)分析與質(zhì)量評估
        3.3.3 差異表達基因的篩選和鑒定
        3.3.4 轉(zhuǎn)錄因子
        3.3.5 轉(zhuǎn)運體和蛋白激酶
        3.3.6 植物激素信號調(diào)控和氧化脅迫相關(guān)基因
        3.3.7 不同葉位鉀轉(zhuǎn)運蛋白響應(yīng)低鉀脅迫的差異
        3.3.8 鉀轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的順式作用元件分析
        3.3.9 參與乙烯合成過程的SAM循環(huán)和蛋氨酸補償途徑相關(guān)基因
        3.3.10 低鉀耐性相關(guān)基因的GO功能注釋和KEGG分析
    3.4 討論
        3.4.1 響應(yīng)低鉀脅迫的鉀轉(zhuǎn)運體和離子通道
        3.4.2 響應(yīng)低鉀脅迫的轉(zhuǎn)錄因子
        3.4.3 植物激素信號對低鉀響應(yīng)的調(diào)控
        3.4.4 乙烯生物合成過程中SAM循環(huán)和蛋氨酸補償途徑在低鉀脅迫響應(yīng)中的作用
第四章 大麥響應(yīng)低鉀脅迫的miRNAs及其靶標(biāo)的鑒定與分析
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 大麥材料
        4.2.2 水培試驗
        4.2.3 低鉀脅迫處理與取樣
        4.2.4 生物量、元素含量和SPAD值的測定
        4.2.5 microRNA和降解體文庫的構(gòu)建和測序
        4.2.6 microRNA的鑒定和靶標(biāo)預(yù)測
        4.2.7 響應(yīng)低鉀脅迫的差異表達mi RNAs的鑒定
        4.2.8 數(shù)據(jù)分析
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 大麥響應(yīng)低鉀脅迫生理特性的基因型差異
        4.3.2 大麥miRNA譜對低鉀脅迫的響應(yīng)
        4.3.3 低鉀脅迫下差異表達的miRNA鑒定
        4.3.4 低鉀脅迫下差異表達miRNA的靶基因鑒定
    4.4 討論
        4.4.1 西藏野生大麥XZ153的耐低鉀能力明顯大于浙大9號
        4.4.2 低鉀脅迫下高表達的miRNA及其靶基因的鑒定
        4.4.3 低鉀脅迫下mi R164c、mi R169h和 mi R395a介導(dǎo)三條代謝途徑
        4.4.4 低鉀脅迫下osa-miR166G-3p和 ghr-miR482b調(diào)控鈣信號
        4.4.5 低鉀脅迫下osa-miR166G-3p和 ghr-miR482b調(diào)控鈣信號
        4.4.6 低鉀脅迫下ata-miR396c和 osa-miR171e調(diào)節(jié)蛋氨酸補償途徑
        4.4.7 低鉀脅迫下mi R160a、mi R396c和 mi R169h調(diào)節(jié)植物光合作用
第五章 低鉀脅迫下大麥鉀吸收和轉(zhuǎn)運相關(guān)性狀的GWAS分析
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 大麥材料
        5.2.2 水培試驗
        5.2.3 低鉀脅迫處理與取樣
        5.2.4 生物量和元素含量測定
        5.2.5 群體結(jié)構(gòu)和全基因組關(guān)聯(lián)分析
        5.2.6 候選基因的鑒定
        5.2.7 數(shù)據(jù)分析
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 大麥群體生長表現(xiàn)
        5.3.2 低鉀脅迫下大麥鉀離子濃度的基因型差異
        5.3.3 低鉀脅迫下大麥全鉀含量、鉀吸收率和轉(zhuǎn)運率的基因型差異
        5.3.4 低鉀脅迫下大麥鉀吸收效率和轉(zhuǎn)運效率的全基因組關(guān)聯(lián)分析
        5.3.5 低鉀脅迫下大麥鉀相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析和單倍型分析
    5.4 討論
        5.4.1 西藏野生大麥具有適應(yīng)低鉀的KUR優(yōu)良等位基因
        5.4.2 定位到一些控制 KUR 和 KTR 的 QTLs
        5.4.3 鉀通道蛋白和鉀轉(zhuǎn)運蛋白有利于 KUR 響應(yīng)低鉀脅迫
        5.4.4 乙烯生物合成過程在KUR中的作用
第六章 全文總結(jié)與展望
參考文獻
附錄
作者簡介



本文編號：3851769