節(jié)節(jié)麥是一種危害嚴重的雜草并且與小麥具有較高的同源性。本研究通過微衛(wèi)星標記和形態(tài)學特征評估了中國40個節(jié)節(jié)麥種群的遺傳多樣性。節(jié)節(jié)麥干重和株高均顯示,節(jié)節(jié)麥不同種群之間具有較高的變異(15.8%)。利用8個引物確定了27個等位基因,每個基因座的平均等位基因為3.37。最大多態(tài)信息含量(PIC)為0.55,平均值為0.20。最大等位基因頻率為1,平均為0.80。聚類分析將節(jié)節(jié)麥的分為不同組,基因多樣性值為0-0.63,表明這些種群間的遺傳差異明顯,這將為小麥育種提供重要的遺傳信息。節(jié)節(jié)麥具有在鹽漬土壤等邊緣地區(qū)生長的潛能,并與小麥競爭。本研究利用生理特性:植株高度(cm)、地上部分干重(g)、葉片中Na~+和K~+濃度以及微衛(wèi)星標記,探討了節(jié)節(jié)麥種群的遺傳多樣性和耐鹽性。結果顯示,在鹽脅迫顯著影響種群的生理特性,一些種群在鹽脅迫下保持較低的鈉離子濃度;鈉離子濃度和鹽脅迫呈現出負相關;鹽脅迫相關分子標記顯示出了多態(tài)性,聚類分析結果把40個種群分為多個不同組,表明了種群間存在多樣性;在不同的鹽度脅迫下,AeHKT1;4和AeNHXI的表達水平和鈉離子濃度可用來建立模型來闡述節(jié)節(jié)麥中鈉離子的轉運。結果表明,鹽脅迫處理(50和200 mm)時,AeHKT1;4和AeNHXI的表達水平顯著升高,而在對照條件下,AeHKT1;4在根中能表達,AeNHXI在葉片中能夠表達。與對照條件相比,在根中,AeHKT1;4的表達水平在50 mm鹽度脅迫下和在200 mm鹽度脅迫下分別顯著增加1.7倍和4.7倍。AeNHXI在50 mm鹽度脅迫下和200 mm鹽度脅迫下在根中的表達水平分別是對照組的1.6倍和4.6倍。結果表明,在鹽度脅迫條件下,AeHKT1:4和AeNHX1通過調節(jié)節(jié)節(jié)麥中鈉離子轉運協(xié)同調節(jié)鈉離子穩(wěn)態(tài)。在鹽脅迫條件下,AeNHXI將鈉離子隔離成液泡,控制鈉離子從根向葉的遷移。鹽脅迫處理誘導了AeHKT1;4的相對表達水平,過量的鈉離子從木質部卸載到木質部薄壁細胞。干旱脅迫影響作物的生長和發(fā)育。本研究檢測了不同田間持水量對中國節(jié)節(jié)麥(Aegilops tauschii Coss.)種群生物量分配和葉綠素熒光的影響。中國節(jié)節(jié)麥的干生物量、株高、葉面積(LA)、葉面積比(LAR)、比葉面積(SLA)、根冠比(RSR)在不同的田間持水量水平下波動,隨干旱脅迫水平的增加而降低。數據調查發(fā)現,在70-80%田間持水量的水平下,節(jié)節(jié)麥的干生物量和株高為最大,分別為1.71g和15.6cm;在10-20%田間持水量的水平下,節(jié)節(jié)麥的干生物量為最小,分別為0.70g和12.7cm。在50-60%的田間持水量水平下,根部組織與地上組織的比值最大(0.72g),在10-20%的田間持水量水平下,根部組織與地上組織的比值最小(0.60g)。同樣,在LAR和SLA中,最大值(111.67 cm、175.45 cm和433.59 g)出現在70-80%的田間持水量水平,最小值(68.78 g、42.02 g和86.32 g)出現在10-20%的田間持水量水平。干旱脅迫也會影響光適應狀態(tài)下的最大熒光(Fm),并對PSII的最大量子產量產生影響。同樣,qP(光化學猝滅)和qN(非光化學猝滅)的值也具有相似的趨勢。實時定量聚合酶鏈反應(qRT-PCR)是一種靈敏、可靠的篩選候選內參基因的技術。目前,關于節(jié)節(jié)麥內參基因篩選和驗證的方面的研究較少。本研究的目的是在不同的非生物脅迫(鹽、干旱、溫度)和發(fā)育階段下評價節(jié)節(jié)麥參考基因表達的穩(wěn)定性。結果表明,UBC36和HSP分別是對照和鹽脅迫下最穩(wěn)定的基因。UBC36在干旱脅迫和熱應激條件下最穩(wěn)定。硫氧還蛋白YLS在冷應激條件下更穩(wěn)定。PP2A和ETIF3分別是節(jié)節(jié)麥幼苗和其他發(fā)育階段最穩(wěn)定的內參基因。在節(jié)節(jié)麥非生物脅迫和發(fā)育階段,CAC是最穩(wěn)定的內參基因。此外,在不同鹽度和干旱脅迫條件下,NHXI和DRP1的相對表達水平隨最穩(wěn)定(HSP和UBC36)和最不穩(wěn)定(YLS和ACT)內參基因的變化而變化。本研究為節(jié)節(jié)麥在相關非生物脅迫條件下的耐受機制研究在參考基因方面提供參考。
【學位單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S451
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
Abbreviations
CHAPTER 1 Literature Review
    1.1 Aegilops tauschii Coss
    1.2 Phylogenetic relationships between Triticum and Aegilops tauschii
    1.3 Aegilops tauschii and genetic diversity
    1.4 Aegilops tauschii and abiotic stresses
    1.5 Aegilops tauschii and salinity stress
    1.6 Aegilops tauschii, drought stress and chlorophyll fluorescence
    1.7 Aegilops tuaschii and candidate references genes
    1.8 Objectives of study
CHAPTER 2 Genetic diversity Aegilops tauschii Coss populations from China by usingSSR markers and morphological traits
    2.1 Introduction
    2.2 Material and methods
        2.2.1 Statistical analysis
    2.3 Results
    2.4 Discussions
CHAPTER 3 Microsatellite-based genetic diversity and synergistic modulation of salinitytolerance genes in Aegilops tauschii Coss
    3.1 Introduction
    3.2 Material and Methods
        3.2.1 Molecular Marker
        3.2.2.RNA extraction
        3.2.3 q PCR analysis
        3.2.4 Data analysis
    3.3 Results
        3.3.1 Physiological traits
        3.3.2 Molecular markers
        3.3.3 HKT1;4 and NHX1 expression leaves and roots
        3.3.4 Expression patterns of HKT1;4 in roots
        3.3.5 Expression patterns of NHX1 in Leaves
    3.4 Discussion
        3.4.1 Perspective about salinity tolerance and genetic diversity
        3.4.2 Role and expression pattern of salinity tolerance genes
        3.4.3 Synergistic model of salinity tolerance
CHAPTER 4 Effect of Drought Stress on Chlorophyll, Fluorescence, and Biomassportioning of Aegilops tauschii Coss
    4.1 Introduction
    4.2 Material and methods
        4.2.1 Plant materials, growth conditions, and stress treatments
        4.2.2 Chlorophyll fluorescence
        4.2.3 Growth parameters
        4.2.4 Statistical analysis
    4.3 Results
        4.3.1 Effect of different field capacity level on growth parameters
        4.3.2 Effect of different field capacity level on photosynthetic activity
    4.4 Discussion
CHAPTER 5 Selection of suitable reference genes for gene expression studies
    5.1 Introduction
    5.2 Materials and Methods
        5.2.1 Plant materials and treatments
        5.2.2 RNA extraction c DNA synthesis
        5.2.3 Selection of reference genes and primer design
        5.2.4 q PCR analysis
        5.2.5 Data analysis
        5.2.6 Expression levels of NHXI and DRP1 and validation of reference gene
    5.3 Results
        5.3.1 Primer selection and q RT-PCR efficiency
        5.3.2 Expression profile of reference genes
        5.3.3 Genorm analysis
        5.3.4 Normfinder analysis
        5.3.5 Bestkeeper analysis
        5.3.6 Refinder analysis
        5.3.7 Validation of the most and least stable genes
    5.4 Discussion
CHAPTER 6 General Discussion
CHAPTER 7 Conclusion
References
Acknowledgments
Author Biography

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本文編號：2839512