【摘要】：逆境脅迫是限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因素,包括干旱、鹽和高溫等逆境因子。植物通過(guò)細(xì)胞、生理生化和分子水平上的變化來(lái)響應(yīng)逆境脅迫,做出相應(yīng)的適應(yīng)性調(diào)整,以適應(yīng)不利環(huán)境。銀杏(Ginkgo biloba L.)具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)和抵御逆境的能力,然而銀杏響應(yīng)相關(guān)逆境的機(jī)制卻不清楚。本研究以銀杏實(shí)生苗為研究對(duì)象,采用細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、分子生物學(xué)和生物信息學(xué)等技術(shù)對(duì)干旱、鹽和高溫脅迫下的植株展開研究,主要取得以下結(jié)果:(1)通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),對(duì)照組銀杏葉片的葉綠體規(guī)律性分布在細(xì)胞膜附近。而干旱、鹽和高溫脅迫下,葉綠體均表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律的分散狀分布。此外,氣孔也發(fā)生了不同程度的閉合,其中高溫脅迫下氣孔閉合程度最為顯著。(2)生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果顯示,干旱、鹽和高溫脅迫都造成了葉片中ABA含量、脯氨酸、H202含量和CAT活性顯著上調(diào),IAA含量顯著下調(diào)。SOD活性在鹽和高溫下顯著上升,但在干旱下變化不顯著�？扇苄蕴呛吭诟珊岛透邷叵鲁曙@著增加,但在鹽脅迫下變化不顯著。此外,可溶性蛋白含量在高溫下顯著增加,但在干旱和鹽脅迫下顯著降低。(3)通過(guò)代謝組鑒定到銀杏葉片大量的代謝產(chǎn)物,其中有機(jī)酸類數(shù)量62個(gè),碳水化合物類44個(gè),氨基酸8個(gè),酚類7個(gè),脂類6個(gè),黃酮類5個(gè)。干旱脅迫下,異麥芽糖、草酰胺、蘇氨酸、甘氨酸、甘油酸含量顯著增加。鹽脅迫下,甘油酸、羥基丁酸、白皮杉醇等含量顯著上調(diào)。高溫脅迫下,氨基丁酸、半乳糖酸等含量顯著上調(diào),而木糖、腐胺等含量顯著下調(diào)。(4)在ABA合成通路中,干旱、鹽和高溫脅迫下,參與黃質(zhì)素Xanthoxin合成的3個(gè)NCED基因Gb_41235,Gb_41230,Gb_04986上調(diào)表達(dá),參與脫落酸酯Abscisate合成的AAO3基因Gb 05183在高溫脅迫下略有上調(diào),在干旱和鹽脅迫下無(wú)顯著差異。在ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中,SnRK2基因在3種脅迫下也大多呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)的趨勢(shì)。此外,編碼ABF的基因Gb 11734,Gb_16168,Gb_16382,Gb_11735在高溫脅迫下表現(xiàn)出顯著上調(diào)趨勢(shì)。(5)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組與代謝組聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn),戊糖磷酸途徑(PPP)中G6PDH基因(Gb_26169、Gb_26174、Gb_41272)和6PGDH基因(Gb_19030、Gb_19037)的表達(dá)量在高溫脅迫下均下調(diào)表達(dá),參與5-磷酸核酮糖(D-Ribulose-5P)和核酮糖(Ribose)合成的基因Gb_19030、Gb_19037和Gb_17714也下調(diào)表達(dá),且5-磷酸核酮糖和核酮糖的含量均顯著下降;而在干旱和鹽脅迫下,G6PDH基因和6PGDH基因的表達(dá)無(wú)顯著差異,且參與核酮糖(Ribose)合成的基因Gb_17714上調(diào)表達(dá)。(6)對(duì)氨基酸代謝進(jìn)行分析,在甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝通路中,參與甘氨酸合成的基因在3種脅迫處理下均呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá),包括Gb_01536、Gb_01539、Gb_37290、Gb_23485、Gb_06259和Gb_27241。而甘氨酸降解通路上的基因Gb_03208和Gb_35734下調(diào)表達(dá),且甘氨酸和蘇氨酸含量顯著上升。在精氨酸和脯氨酸代謝通路中,高溫脅迫下參與4-氨基丁酸合成的基因Gb 13947和Gb_16297上調(diào)表達(dá),且腐胺含量顯著降低,而4-氨基丁酸含量顯著增加。(7)對(duì)轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分析,共鑒定到與逆境相關(guān)差異轉(zhuǎn)錄因子287個(gè)。其中NAC轉(zhuǎn)錄因子基因Gb_12203、Gb_7720、Gb_12202僅在干旱脅迫下上調(diào)表達(dá),而在鹽和高溫脅迫中下調(diào)表達(dá)或無(wú)顯著差異。GRAS轉(zhuǎn)錄因子基因Gb_22850僅在鹽脅迫中顯著上調(diào)表達(dá),而GRAS轉(zhuǎn)錄因子Gb_39436在干旱,鹽和高溫脅迫中均顯著上調(diào)表達(dá)。HSF轉(zhuǎn)錄因子中Gb_15358與HSFA1同源且僅在高溫脅迫下顯著上調(diào)表達(dá)。(8)小RNA組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),干旱脅迫下,生長(zhǎng)素響應(yīng)因子相關(guān)miR160a上調(diào)表達(dá),對(duì)應(yīng)靶基因Gb_25507(ARF18)的表達(dá)量下調(diào)表達(dá)。鹽脅迫下,miR172a上調(diào)表達(dá),其靶基因Gb_30123(APETALA2-like protein)下調(diào)表達(dá)。高溫脅迫下,亮氨酸拉鏈蛋白相關(guān)miR166d和novel_20及其靶基因Gb_02083(HOX32)的表達(dá)呈現(xiàn)負(fù)向調(diào)節(jié)趨勢(shì)。(9)對(duì)銀杏抗性基因種類與功能進(jìn)行分析,共有5大類抗性基因237個(gè),主要包括43個(gè)α-bisabolene合成酶家族基因,35個(gè)銀杏內(nèi)酯生物合成相關(guān)基因,55個(gè)銀杏類黃酮生物合成相關(guān)基因,75個(gè)NBS-LRR類抗病基因,29個(gè)富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR)受體類似的絲氨酸/相關(guān)蘇氨酸蛋白激酶FLS2(13個(gè))和EFR受體蛋白(16個(gè))基因。
【圖文】：

ｍｍ＞＜７５０邋ｍｍ）中。逡逑２．２脅迫處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)逡逑選取生長(zhǎng)健壯，大小均一的２年生銀杏實(shí)生小苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（圖２－１Ａ）。將所有的銀杏小逡逑苗平均分成４組，每組５盆，每組至少包含１５株長(zhǎng)勢(shì)一致的小苗（圖２－１邋Ｂ－Ｅ）。其中一組逡逑作為對(duì)照組，其余的三組分別作為實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行干旱、鹽和高溫脅迫處理。根據(jù)前人的文獻(xiàn)逡逑和我們的預(yù)備試驗(yàn)，我們選擇了多種濃度的聚乙二醇（ＰＥＧ６０００）模擬干旱脅迫，多種濃度的逡逑ＮａＣｌ溶液模擬鹽脅迫，多種溫度升高處理模擬高溫脅迫。但考慮到后期轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、代謝逡逑組等指標(biāo)測(cè)定成本較高，最終我們選擇了對(duì)銀杏植株有顯著影響，且在植物逆境脅迫中常逡逑用的ＰＥＧ６０００和ＮａＣｌ濃度、高溫溫度和處理時(shí)間。逡逑干旱脅迫：使用濃度為２０邋％的聚乙二醇（ＰＥＧ６０００）澆灌和浸泡盆苗，處理２４邋ｈ；鹽逡逑脅迫：使用濃度為２００邋＿ｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ溶液澆灌和浸泡盆苗，處理２４邋ｈ；高溫脅迫：設(shè)逡逑置氣候箱晝夜溫度均為４０°Ｃ

３．１干旱、鹽和高溫脅迫下銀杏葉片的激光共聚焦顯微鏡觀察逡逑通過(guò)對(duì)銀杏葉片表面進(jìn)行激光共聚焦顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組的葉綠體均分布在每逡逑個(gè)細(xì)胞的外圍（圖３－１邋Ａ－Ｃ），且氣孔無(wú)明顯變化（圖３－１邋Ｄ）。而在３種脅迫處理下，葉綠體逡逑無(wú)規(guī)律地散布于細(xì)胞中（圖３－１邋Ｅ－Ｇ，Ｉ－Ｋ，Ｍ－０），氣孔也發(fā)生不同程度的閉合（圖３－１邋Ｈ，Ｌ，逡逑Ｐ），其中高溫處理下氣孔閉合程度最為顯著（圖３－１邋Ｐ）。逡逑■■■■逡逑、：．．：：：逡逑ＭＨＨＨ逡逑圖３＿１干旱、鹽和高溫脅迫下銀杏葉片表面形態(tài)的激光共聚焦顯微鏡觀察逡逑（Ａ－Ｄ）對(duì)照組銀杏葉片表面：（Ａ）熒光場(chǎng)，（Ｂ）明場(chǎng)，（Ｃ）疊加場(chǎng)，（Ｄ）氣孔放大圖；逡逑（Ｅ－Ｈ）干旱處理銀杏葉片表面：（Ｅ）熒光場(chǎng)，（Ｆ）明場(chǎng)，（Ｇ）疊加場(chǎng)，（Ｈ）氣孔放大圖；逡逑（Ｉ－Ｌ）鹽處理銀杏葉片表面：（Ｉ）熒光場(chǎng)，（Ｊ）明場(chǎng)，，（Ｋ）疊加場(chǎng)，（Ｌ）氣孔放大圖；逡逑（Ｍ－Ｐ）高溫處理銀杏葉片表面：（Ｍ）熒光場(chǎng)，（Ｎ）明場(chǎng)，（０）疊加場(chǎng)，（Ｐ）氣孔放大圖。逡逑Ｆｉｇ邋３－１．邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｌｅａｆ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｒｏｕｇｈｔ，邋ｓａｌｔ邋ａｎｄ邋ｈｅａｔ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ｏｂｓｅｒｖｅｄ邋ｂｙ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ逡逑ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ邋ａｎｄ邋ｃｏｎｆｏｃａｌ邋ｌａｓｅｒ邋ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ逡逑（Ａ－Ｄ）邋ｌｅａｆ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｉｎ邋ｃｏｎｔｒｏｌ：邋（Ａ）邋Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｆｉｅｌｄ
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S792.95

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭慶偉;;西北農(nóng)林科技大學(xué)在小麥響應(yīng)高溫脅迫機(jī)制解析方面取得系列進(jìn)展[J];農(nóng)藥市場(chǎng)信息;2018年28期

2 馬紹捚;;緩解蔬菜高溫脅迫傷害技術(shù)的研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)學(xué)通報(bào);2017年01期

3 張武君;鄒福賢;陳菁瑛;劉保財(cái);黃穎楨;趙云青;;高溫脅迫對(duì)金花茶耐熱生理指標(biāo)的影響[J];亞熱帶農(nóng)業(yè)研究;2017年02期

4 鄒琦;;小麥的高溫傷害與高溫適應(yīng)[J];Journal of Integrative Plant Biology;1988年04期

5 李文丹;雒s

本文編號(hào)：2645475