甘蔗是重要的糖料作物,目前中國甘蔗生產(chǎn)的土地條件差,旱地甘蔗占了主要的生產(chǎn)面積,干旱缺水極大影響了中國甘蔗的生產(chǎn)以及制約了制糖業(yè)的持續(xù)合理發(fā)展。對甘蔗抗旱生理生化特性及分子機(jī)制進(jìn)行深入的研究,對于選育抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種以及旱地甘蔗抗旱栽培技術(shù)的研發(fā)都有重要的意義。本研究采用桶栽方式,對抗旱性有差異的F 172(抗旱性較強(qiáng))和YL6(不抗旱)兩個甘蔗品種,在苗期及伸長期分別進(jìn)行不同程度的干旱脅迫及復(fù)水處理,探討了不同甘蔗品種抗旱性與各生理指標(biāo)間的關(guān)系,同時運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對這兩個甘蔗品種在重度干旱脅迫下其葉片蛋白質(zhì)的表達(dá)情況進(jìn)行了分析比較,根據(jù)差異表達(dá)蛋白成功克隆了四個抗旱相關(guān)基因并進(jìn)行了表達(dá)分析。獲得如下主要的結(jié)果:1.抗旱性較強(qiáng)的甘蔗品種F 172在干旱脅迫條件下葉片中氧自由基清除酶系中的非可溶性蛋白(ISP)、可溶性糖(SS)、過氧化物酶(POD)和抗氧化保護(hù)酶過氧化氫酶(CAT)活性及超氧化物歧化酶(SOD)含量顯著提高;與不抗旱甘蔗品種YL 6相比,丙二醛(MDA)、非可溶性糖(ISS)含量相對比較穩(wěn)定;而不抗旱甘蔗品種YL6在干旱脅迫條件葉片中氧自由基清除酶反應(yīng)較遲鈍,MDA和ISS含量上升幅度相對較大,而可溶性蛋白(SP)、ISP含量下降。這些生理生化特性的差異表明了抗旱性不同的甘蔗品種在不同的生長階段,抵御干旱脅迫過程中存在著差異。2.利用雙向電泳技術(shù),研究了重度干旱脅迫下F 172和YL6兩個甘蔗品種苗期葉片蛋白質(zhì)的差異表達(dá)情況。結(jié)果表明:經(jīng)PDQuest軟件對蛋白質(zhì)2-DE圖譜進(jìn)行分析,分別找出了差異顯著的蛋白點28、20個,這些蛋白有的呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá),有的呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá),還有部分是新增的蛋白點,這些蛋白點在兩個甘蔗品種中表達(dá)各異。可見重度干旱脅迫時,抗旱性不同的這兩個甘蔗品種的蛋白豐度變化存在顯著差異。3.通過質(zhì)譜技術(shù),研究了兩個甘蔗品種的48個差異表達(dá)蛋白質(zhì)點,并進(jìn)行質(zhì)譜鑒定和生物信息學(xué)分析,成功從YL 6中鑒定出了18個蛋白點,從F 172中鑒定出了14個。根據(jù)功能分類,這些蛋白可分為8類。其中對于YL 6甘蔗品種,參與自由基清除的有2個,參與細(xì)胞生長和分裂的有1個,參與光合作用的有6個,參與基礎(chǔ)代謝(包括能量代謝、碳代謝、氮代謝、次生代謝、糖代謝以及RNA加工等)的有6個,參與防衛(wèi)反應(yīng)的2個,未知功能蛋白1個。F172中參與自由基清除的1個,參與光合作用的2個,參與細(xì)胞生長和分裂的2個,參與基礎(chǔ)代謝(包括糖代謝、能量代謝、氮代謝、次生代謝、碳代謝以及RNA加工等)的4個,參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的2個,參與蛋白加工的1個,未知功能蛋白2個�？梢娍购敌圆煌膬蓚�甘蔗品種在干旱脅迫下差異表達(dá)的蛋白類型差異較大,甘蔗應(yīng)答干旱脅迫的機(jī)制是十分復(fù)雜的,它是一個從多水平、多系統(tǒng)來綜合調(diào)控的過程。4.利用RACE和同源克隆技術(shù),克隆獲得了甘蔗谷氨酰胺合成酶基因(SoGS1)、甘蔗磷酸丙糖異構(gòu)酶基因(SoTPI)、甘蔗20 S蛋白酶體α亞基基因(SoPAA)和甘蔗果糖1,6-二磷酸醛縮酶基因(SoFBA)四個基因的cDNA全長,同時利用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù)分析了它們在輕度干旱,中度干旱,重度干旱,復(fù)水后1d和復(fù)水后3d表達(dá)量的變化情況。SoGS1在不同抗旱性品種中其表達(dá)特性不一,在抗旱性較強(qiáng)的甘蔗品種F 172中隨著干旱時間的增加,其相對表達(dá)量不斷增加,復(fù)水后其相對表達(dá)量仍維持在較高水平,而抗旱性較弱的YL 6在干旱脅迫時其相對表達(dá)量表現(xiàn)出先升高后降低的變化特點,表達(dá)高峰出現(xiàn)在復(fù)水后3d時;水分脅迫處理時抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種F 172與抗旱性弱的甘蔗品種YL 6的SoTPI的相對表達(dá)量變化趨勢相仿,但F 172在復(fù)水1 d時迅速出現(xiàn)表達(dá)高峰,而YL 6則在復(fù)水3 d出現(xiàn)表達(dá)高峰;F 172在水分脅迫時SoPAA相對表達(dá)量呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢,在復(fù)水1 d時其相對表達(dá)量達(dá)到最高,為對照的20倍左右,而YL 6號在水分脅迫時相對表達(dá)量呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢,在復(fù)水3d時其相對表達(dá)量達(dá)到最高;兩個甘蔗品種在復(fù)水后SoFBA基因的相對表達(dá)量均出現(xiàn)大幅度的升高,可見SoFBA在甘蔗響應(yīng)水分脅迫的過程中發(fā)揮了重要的作用。這些基因都對甘蔗水分脅迫有相應(yīng)的應(yīng)答反應(yīng),這些基因的功能各異,在參與水分脅迫過程中具有不同的防御途徑。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S566.1
【部分圖文】：

ｄｒｏｕｇｈｔ?ａｎｄ?ｒｅ－ｗａｔｅｒｉｎｇ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ??２．２．３干旱脅迫及復(fù)水對不同時期甘蔗葉片ＣＡＴ活性的影響??由圖２－３可見，對于甘蔗品種Ｆ?１７２，在苗期，千旱脅迫及復(fù)水處理均促進(jìn)了葉??片ＣＡＴ活性的顯著提高，與ＣＫ比較達(dá)到顯著差異，但其他不同處理的之間均無顯??著差異；在伸長期，ＣＡＴ活性隨著不同處理的增強(qiáng)而不斷降低，干旱脅迫Ｔｌ、Ｔ２、??Ｔ３處理均無顯著差異，復(fù)水Ｔ４處理無顯著差異，復(fù)

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔａｇｅｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｒｏｕｇｈｔ?ａｎｄ?ｒｅ－ｗａｔｅｒｉｎｇ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ??２．２．５干旱脅迫及復(fù)水對不同時期甘蔗葉片ＳＰ含量的影響??由圖２－５可見，對于甘蔗品種Ｆ?１７２，在苗期，葉片ＳＰ含量隨著不同干旱脅迫而??表現(xiàn)降低，Ｔｌ、Ｔ２處理差異顯著，ＳＰ含量值在復(fù)水處理下均表現(xiàn)出降低的趨勢，與??ＣＫ比較達(dá)到顯著差異；在伸長期，ＳＰ含量值隨著不同處理的變化呈先上升后降低的??變化，干旱脅迫Ｔｌ、Ｔ２處理均有顯著降低ＳＰ含量的作用，以Ｔ３處理的最高，但差??異不顯著

?伸長期Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ?ｓｔａｇｅ??處理時期Ｔｒｅａｔｉｎｇ?ｓｔａｇｅｓ??圖２－６干旱脅迫及復(fù)水對不同時期不同甘蔗品種葉片非可溶性蛋白（ＩＳＰ）含量的影響??Ｆｉｇ．?２－６?Ｔｈｅ?ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ｉｎ?ｌｅａｖｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｕｇａｒｃａｎｅ?ｃｕｌｔｉｖａｒｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｓｔａｇｅｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｒｏｕｇｈｔ?ａｎｄ?ｒｅ－ｗａｔｅｒｉｎｇ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ??２．２．７干旱脅迫及復(fù)水對不同時期甘蔗葉片ＳＳ含量的影響??由圖２－７可見，對于甘蔗品種Ｆ?１７２，在苗期，葉片ＳＳ含量在不同干旱脅迫處理??均表現(xiàn)出不斷提高、復(fù)水處理后不斷地降低恢復(fù)到ＣＫ水平的趨勢，Ｔ３處理顯著提??高了?ＳＳ含量并達(dá)到最高，復(fù)水處理后恢復(fù)到ＣＫ水平；在伸長期，ＳＳ含量隨著干旱??脅迫不同處理呈先上升后降低的變化，千旱脅迫Ｔ２處理有顯著提高ＳＳ含量的作用，??之后降低恢復(fù)至ＣＫ水平，復(fù)水處理后顯著的降低了?ＳＳ含量，并顯著低于ＣＫ。綜??合在苗期和伸長期的結(jié)果
【參考文獻(xiàn)】

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2 黃子鋒;王鳳蘭;黃宇航;;干旱脅迫和復(fù)水對一品紅生理特性的影響[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年05期

3 譚何新;劉穎;張磊;;丹參果糖磷酸酶基因的克隆和功能研究(英文)[J];藥學(xué)實踐雜志;2014年01期

4 劉仁建;唐亞偉;原紅軍;;干旱脅迫時青稞葉片可溶性糖含量變化研究[J];西藏農(nóng)業(yè)科技;2013年04期

5 周芳;劉恩世;孫海彥;趙平娟;黎娟華;彭明;;水分脅迫對干旱鍛煉后木薯葉片內(nèi)脫落酸、脯氨酸及可溶性糖含量的影響[J];西南農(nóng)業(yè)學(xué)報;2013年04期

6 高陽;黃玲;李新強(qiáng);申孝軍;孫景生;段愛旺;;開花后水分脅迫對冬小麥旗葉光合作用和保護(hù)酶活性的影響[J];水土保持學(xué)報;2013年04期

7 湯偉權(quán);韓曦;王佳巍;趙立群;周玉遷;崔杰;;水分脅迫對大葉鐵線蓮生理生化指標(biāo)的影響[J];防護(hù)林科技;2013年08期

8 趙曉莉;盧曉鵬;聶瓊;黃成能;肖玉明;謝深喜;;水分脅迫對柑橘生理指標(biāo)及JA合成相關(guān)酶基因表達(dá)的影響[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年03期

9 金偉;楊麗濤;英潘;楊建波;羅超有;李楊瑞;;不同甘蔗品種對干旱和復(fù)水的生態(tài)生理響應(yīng)[J];南方農(nóng)業(yè)學(xué)報;2012年12期

10 王智威;牟思維;閆麗麗;韓清芳;楊寶平;;水分脅迫對春播玉米苗期生長及其生理生化特性的影響[J];西北植物學(xué)報;2013年02期

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6 范鋒貴;小麥幼苗葉片水分脅迫差異表達(dá)蛋白研究及其候選基因克隆[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

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9 王靜英;洛旱2號小麥中4個干旱誘導(dǎo)基因的克隆和表達(dá)[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

10 趙維合;多效唑?qū)Μm菲亞生長發(fā)育及活性成分的影響[D];廣西大學(xué);2007年

本文編號：2855876