【摘要】：土壤鹽堿化嚴重制約了全球性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧安全養(yǎng)殖和生態(tài)環(huán)境建設(shè),柳枝稷(Panicum virgatum L.)作為重要的乙醇生物能源植物,被認為是緩解土壤鹽漬化的理想植物之一,在鹽堿土和邊際土上仍能生長良好。本研究以柳枝稷感、抗兩個品系為試材,以其生理指標的變化節(jié)點為依據(jù),選取0 h、6 h、24 h的根部樣品進行轉(zhuǎn)錄組測序,比較兩個品系響應堿處理后差異表達的基因以及顯著富集的代謝通路,并利用WGCNA方法整合生理數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),從而進一步探討柳枝稷耐堿可能的分子機制。得出結(jié)論如下:(1)兩個品系在堿脅迫的過程中顯示出三個差異較明顯的脅迫點(0 h、6 h、24 h),對其進行轉(zhuǎn)錄組分析。轉(zhuǎn)錄組測序中,共構(gòu)建了6個不同的cDNA文庫,獲得114.03Gb Clean Data,組裝后共獲得108,319條unigenes。通過與NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam等數(shù)據(jù)庫的功能比對,結(jié)果顯示63,663個非冗余的unigenes獲得注釋信息,與NR數(shù)據(jù)庫中已知蛋白具有最高的相似性(96.09%),其中比對到狗尾草(Setaria italica)上的unigenes占比最多(40.56%)。(2)未受脅迫時,兩個品系共表達的1492個基因主要富集在核糖體、苯丙氨酸代謝途徑上;脅迫6 h、24 h后,兩個品系共表達的413個差異基因主要富集在淀粉和蔗糖代謝途徑,纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸降解途徑和植物激素信號轉(zhuǎn)導等途徑上。對堿處理6 h、24 h后進行分析,堿敏感型品種AM-314/MS-155在脅迫6 h(S0/S6)后,共有7727個差異基因表達,脅迫24 h(S0/S24)后,共有5238個差異基因表達,KEGG顯示主要富集在核糖體、氧化磷酸化和糖酵解/糖異生等通路上。耐堿型品種Alamo脅迫6 h(T0/T6)后,共有1413個差異基因表達,脅迫24 h(T0/T24)后,共有4434個差異基因表達,KEGG顯示主要富集在植物病原體相互作用、泛素介導的蛋白質(zhì)水解和糖酵解/糖異生途徑上。并且敏感型品種的差異基因主要集中在脅迫初期,而耐堿型品種在脅迫后期則表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。(3)利用ITAK軟件共預測了包括bZIP、bHLH、C2H2、NAC在內(nèi)的1480個轉(zhuǎn)錄因子,共涉及64個轉(zhuǎn)錄家族;包括CaMK、CDPK、MAPK和RLK在內(nèi)1718個蛋白激酶以及577個轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子;并最終在Alamo中確定了30個特異表達的轉(zhuǎn)錄因子,功能預測集中為bZIP、NAC和MYB類轉(zhuǎn)錄因子。利用WGCNA分析確定了3個模塊(lightsteelblue1,white,blue),分別代表了耐堿型品種Alamo在6 h和24 h上調(diào)以及與REC相關(guān)性較高的模塊,從中篩選出17個相關(guān)性較高的樞紐基因,這些基因主要富集在植物激素信號轉(zhuǎn)導和氮素代謝通路上。(4)隨機選擇了15個共表達基因進行qRT-PCR的驗證,結(jié)果表明15個測試轉(zhuǎn)錄物中的10個基因具有與mRNA-seq結(jié)果相同的表達模式,并且qRT-PCR結(jié)果的表達水平與mRNAseq差異基因的表達量極顯著相關(guān)。
【圖文】：

圖 1-1 堿性鹽脅迫對植物的傷害Figure 1-1 Damage to plants caused by alkaline salt stress.3 植物耐鹽堿的機制

研究技術(shù)路線
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S578

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本文編號：2652609