【摘要】：土壤鹽漬化是影響植物生長發(fā)育、產(chǎn)量及分布的最主要非生物因素,鹽漬土的改良及開發(fā)是土地資源的高效利用和生態(tài)環(huán)境改善的重要結(jié)合。開發(fā)及篩選耐鹽植物品種,了解其耐鹽性及不同層次耐鹽機(jī)制,促進(jìn)耐鹽品種在鹽漬化土壤的種植,是一種改良及利用鹽漬化土壤的經(jīng)濟(jì)可行的方法。本研究以苗期苦苣菜(Sonchus oleraceus L.)為實驗材料,采用土培方法,NaCl濃度為0(CK)、66、133、200、250、300、400 mM,研究鹽脅迫15d對苦苣菜生長的影響;采用蛭石中澆灌Hoagland營養(yǎng)液的基質(zhì)培養(yǎng)方法,NaCl濃度為0(CK)、66、133、200、250、300 mM,研究鹽脅迫1d、2d、3d苦苣菜葉片的生理變化特征。運(yùn)用PacBio平臺的三代測序技術(shù)獲得苦苣菜葉片全長轉(zhuǎn)錄組序列,以此為參考,基于BGISEQ-500測序平臺的數(shù)字基因表達(dá)譜技術(shù),分析200、250、300 mM NaCl處理2d苦苣菜葉片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜,探究苦苣菜響應(yīng)鹽脅迫的主要基因及代謝途徑。主要研究結(jié)果如下:(1)NaCl處理顯著影響了苦苣菜生長,對地上部分的影響大于地下部分,鹽濃度為66-250 mM時,苦苣菜將更多的同化物分配到地下部分,根冠比增大,根系吸水增加,保證了幼苗的存活。(2)鹽脅迫1d、2d、3d,K~+、可溶性糖,可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性隨鹽濃度的增加先顯著增大后減小,Na~+含量和K~+/Na~+在鹽脅迫1d、2d有相似的變化趨勢。鹽脅迫3d,脯氨酸、Na~+含量隨鹽濃度增大而顯著增加,MDA含量在鹽濃度達(dá)到200 mM后隨鹽濃度的增加顯著增大,K~+/Na~+的變化則不明顯。(3)苦苣菜葉片全長轉(zhuǎn)錄組測序獲得50286條最終isoforms,總堿基長度達(dá)到1.04億bp,平均堿基長度達(dá)到2078 bp(N50=2303)。對200、250、300 mM NaCl處理2d苦苣菜葉片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜分析,每個樣品測序總核苷酸數(shù)均為1.1 G以上,Q20均為97%以上,平均產(chǎn)生2318萬條clean reads。(4)對差異表達(dá)基因的GO功能注釋及KEGG代謝通路富集分析發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下,苦苣菜大量基因被誘導(dǎo)表達(dá),糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)代謝途徑顯著富集,滲透保護(hù)物質(zhì)及逆境蛋白、抗氧化物等功能蛋白質(zhì)被誘導(dǎo)合成。主要的物質(zhì)運(yùn)輸及分解代謝途徑是內(nèi)吞作用及吞噬體途徑。高鹽脅迫(300 mM Na Cl)誘導(dǎo)了晝夜節(jié)律代謝途徑。綜上所述,苦苣菜具有較強(qiáng)耐鹽性,在鹽脅迫(66-300 mM)處理1d、2d、3d進(jìn)行一系列生理調(diào)節(jié),增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力及抗氧化能力,具有較強(qiáng)的吸鉀拒鈉能力,基本緩解了Na~+的毒害及滲透壓力。但NaCl濃度超過200 mM后其滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力均降低。對鹽脅迫下苦苣菜葉片轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫誘導(dǎo)了苦苣菜逆境蛋白、抗氧化物、滲透保護(hù)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)及內(nèi)吞作用,吞噬體途徑等相關(guān)基因的表達(dá),激活了一系列生理代謝途徑緩解鹽脅帶來的損傷,同時在高鹽脅迫下,誘導(dǎo)了晝夜節(jié)律代謝途徑�；趯嘬牟隧憫�(yīng)鹽脅迫的的生理變化特征、關(guān)鍵基因及代謝途徑的研究,為苦苣菜的開發(fā)利用及耐鹽栽培提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 2-1 技術(shù)路線圖Fig. 2-1 Technology roadmap法料苗采用無性繁殖方法培育，用其根部種植。根部材料來自甘′N, 104°47′E）。本實驗在農(nóng)業(yè)部黃土高原生態(tài)環(huán)境重點野外科）進(jìn)行（36°02′N, 103°44′W），雨天用防雨棚遮雨，晴天露然降水。處理方法驗方法 cm，直徑約 25 cm 的塑料桶，，每桶裝土 14 kg，裝土容重大約種植，正常澆水，待出苗后長至 5 葉以上，每盆挑選長勢一NaCl 處理 15d，NaCl 濃度為 0（CK）、66、133、200、250、3 3 個重復(fù)。處理期間桶內(nèi)水分保持在其田間持水量的 70%。

測序原理是單分子實時測序（Single-Molecule Real-Time，圖 2-2A 主要包括 4 步：全長 cDNA 合成：使用 Clontech SMARTer PCR cDNASynthe片段選擇及 PCR 擴(kuò)增：采用 BluePippinTM 儀器進(jìn)行片段選2 kb, 2~3 kb, 3~6 kb, 5~ 10 kb；SMRTbell 文庫制備：不同插入片段文庫加上 SMRTbell 模板并測序：文庫進(jìn)行質(zhì)控后上機(jī)測序。參考基因的物種來說，信息分析流程如圖 2-2B 主要包括：過濾含接頭，低質(zhì)量以及過短的序列；根據(jù) reads 讀到接頭與 polyA 的情況，分別全長與非全長轉(zhuǎn)錄對全長轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行聚類，得到一致性序列；用所有 reads 對一致性序列進(jìn)行比對，得到 HQ 全長轉(zhuǎn)錄本；對多個文庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并去冗余，得到該項目的最終高質(zhì)量長轉(zhuǎn)錄本比對數(shù)據(jù)庫注釋（Nr、Nt、Swissprot、KEGG、GO、CO預(yù)測編碼蛋白框（CDS）及 SSR 預(yù)測；
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S636.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683655