【摘要】：煙草(Nicotiana tabacum L.)是原產于亞熱帶的喜溫作物,其生長的最適溫度為25-28°C,對低溫較為敏感,表現為10-13°C的低溫易導致煙株生長停滯,1-2°C的低溫可使煙株死亡。每逢早春季節(jié),低溫冷害便成了我國福建、江西等南方煙區(qū)煙苗移栽期常見的問題之一,若移栽期出現4°C左右的極端低溫,易導致煙苗大田前期生長遲緩、早花及葉形狹長等現象,這在很大程度上影響煙葉的產質量。本研究以低溫敏感型烤煙品種K326和低溫不敏感型烤煙品種紅花大金元為試驗材料,首先分析低溫脅迫后恢復生長階段煙苗葉形的變化規(guī)律,其次分析葉形指數響應較大的品種的葉片組織結構、葉綠體超微結構及相關生理指標對低溫的響應。探究了生長素參與葉形變化的生理和分子機制,通過iTRAQ技術及不同逆境脅迫后的葉形表現,鎖定響應低溫的特異微管蛋白基因NtTubB。通過該基因的分離克隆,借助VIGS手段初步驗證了該基因的功能。本研究結果為進一步揭示低溫調控烤煙幼苗葉片生長發(fā)育的生理機制提供了理論參考。主要結果如下:1.為分析低溫脅迫后恢復生長階段不同低溫耐性烤煙品種的葉形指數(葉長/葉寬)隨時間的變化規(guī)律,對烤煙幼苗K326和紅花大金元進行低溫處理。發(fā)現K326對低溫的響應較紅花大金元更加明顯,低溫抑制葉片的生長發(fā)育,且對葉寬的抑制作用強于對葉長的抑制作用,導致葉形指數增大。不同脅迫時間對葉形指數增大這一趨勢的誘導程度為12 h24 h6 h3 h48 h。說明4°C低溫脅迫3 h即可對恢復生長后的葉片生長造成不可逆的影響。2.為研究低溫脅迫對烤煙幼苗光合熒光特性及葉片結構的影響,對烤煙K326進行低溫處理。隨著脅迫時間的增加,葉片水分利用效率和氣孔限制值不斷增大,凈光合速率、氣孔導度等不斷降低;光反應受到抑制,光能利用率降低。同時,葉片組織結構受損明顯,葉綠體細胞片層結構解體。說明低溫通過直接影響植物葉綠素的合成和光合器官的活性,間接通過水分脅迫、氣孔對CO_2擴散阻力等影響光合作用。3.為研究低溫脅迫下生長素對烤煙幼苗葉片生長發(fā)育的影響,通過HPLC、外施NAA和NPA的方法,發(fā)現NPA可調節(jié)煙苗的葉形指數,而外NAA可有效緩解煙苗葉形狹長的趨勢,初步推斷低溫脅迫導致煙苗地上部生長素從莖尖新生葉向莖基部極性運輸的減少是煙苗葉形響應低溫脅迫的生理機制之一。4.為鑒定響應低溫脅迫的特異蛋白及其基因表達變化,基于iTRAQ建立了低溫脅迫下烤煙K326葉片的蛋白質表達譜,從2 885種鑒定的蛋白中篩選出8個微管蛋白。其中,1個NtTubA3基因(NM_001326192)和1個NtTubB基因(XM_016581922)僅在低溫脅迫下顯著下調而常溫生長后無顯著變化。通過不同逆境脅迫下煙苗葉形指數的比較,推測NtTubB基因可能參與到煙苗形態(tài)的建成。5.為進一步明確NtTubB蛋白特性及其生物學功能,通過NtTubB基因結構和生物信息學預測發(fā)現,NtTubB基因cDNA全長為2 783 bp,其中開放閱讀框2 475 bp,由3個外顯子和2個內含子組成。VIGS驗證表明,TRV-NtTubB侵染的煙苗NtTubB基因的表達量顯著下調,結果初步驗證了NtTubB基因參與了低溫誘導葉形狹長的分子調控。
【圖文】：

業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 低溫脅迫對烤煙幼苗的影響1 烤煙幼苗響應低溫的形態(tài)學表現溫冷害是絕大多數植物在生長發(fā)育過程中的常見的外界“障礙”，也是影響我國農災害之一。研究者根據溫度的高低和植物的受害情況，將低溫冷害劃分為凍害和冷指作物因 0 °C 以下的低溫造成細胞間或細胞內結冰而導致植物萎蔫、組織癱軟；冷C 以上的低溫傷害細胞結構，造成膜透性改變，破壞酶系統(tǒng)，進一步導致代謝發(fā)生紊個生育過程均造成不利影響（Chinnusamy et al., 2007；丁楊林等, 2015）。

中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引 言道的“生長素扮演維管組織分化的信號”和“γ-tubulin 基因的低表達導致葉片長寬比增大，，植株生長素的含量出現異”，篩選蛋白組結果中鑒定到的微管蛋白。根據“低溫-微管蛋白-葉形”這個主線思考微管蛋白基因 NtTubA3 和 NtTubB 是否真的是參與煙苗葉形變化的關鍵基因？再次從植物生理的角度，研究其他非生物脅迫下出現葉形狹長表型時上述兩個基因的表達變化。最后，通過 VIGS 驗證發(fā)現 NtTubB 基因的低表達確實會造成煙草葉形的狹長。上述研究為揭示低溫下煙株葉片形態(tài)、生理特性的響應，從而提高煙葉產質量提供理論依據。1.5.3 技術路線
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S572

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本文編號：2682390