發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 07:03

【摘要】：土壤鹽堿化嚴(yán)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(rèn)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(zhǎng)良好。本研究以柳枝稷感、抗兩個(gè)品系為試材,以其生理指標(biāo)的變化節(jié)點(diǎn)為依據(jù),選取0 h、6 h、24 h的根部樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,比較兩個(gè)品系響應(yīng)堿處理后差異表達(dá)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(jìn)一步探討柳枝稷耐堿可能的分子機(jī)制。得出結(jié)論如下:(1)兩個(gè)品系在堿脅迫的過(guò)程中顯示出三個(gè)差異較明顯的脅迫點(diǎn)(0 h、6 h、24 h),對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序中,共構(gòu)建了6個(gè)不同的cDNA文庫(kù),獲得114.03Gb Clean Data,組裝后共獲得108,319條unigenes。通過(guò)與NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam等數(shù)據(jù)庫(kù)的功能比對(duì),結(jié)果顯示63,663個(gè)非冗余的unigenes獲得注釋信息,與NR數(shù)據(jù)庫(kù)中已知蛋白具有最高的相似性(96.09%),其中比對(duì)到狗尾草(Setaria italica)上的unigenes占比最多(40.56%)。(2)未受脅迫時(shí),兩個(gè)品系共表達(dá)的1492個(gè)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(gè)品系共表達(dá)的413個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑上。對(duì)堿處理6 h、24 h后進(jìn)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(gè)差異基因表達(dá),脅迫24 h(S0/S24)后,共有5238個(gè)差異基因表達(dá),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(gè)差異基因表達(dá),脅迫24 h(T0/T24)后,共有4434個(gè)差異基因表達(dá),KEGG顯示主要富集在植物病原體相互作用、泛素介導(dǎo)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(shì)。(3)利用ITAK軟件共預(yù)測(cè)了包括bZIP、bHLH、C2H2、NAC在內(nèi)的1480個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,共涉及64個(gè)轉(zhuǎn)錄家族;包括CaMK、CDPK、MAPK和RLK在內(nèi)1718個(gè)蛋白激酶以及577個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子;并最終在Alamo中確定了30個(gè)特異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子,功能預(yù)測(cè)集中為bZIP、NAC和MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子。利用WGCNA分析確定了3個(gè)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(gè)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和氮素代謝通路上。(4)隨機(jī)選擇了15個(gè)共表達(dá)基因進(jìn)行qRT-PCR的驗(yàn)證,結(jié)果表明15個(gè)測(cè)試轉(zhuǎn)錄物中的10個(gè)基因具有與mRNA-seq結(jié)果相同的表達(dá)模式,并且qRT-PCR結(jié)果的表達(dá)水平與mRNAseq差異基因的表達(dá)量極顯著相關(guān)。
【圖文】：

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

研究技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S578

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本文編號(hào)：2652609