【摘要】：土壤鹽堿化在世界各地日益嚴(yán)重,威脅著植株的正常生長發(fā)育及代謝生理活動,尤其嚴(yán)重制約著西北黃土高原產(chǎn)區(qū)的蘋果產(chǎn)業(yè),生產(chǎn)中常選用抗鹽性較強(qiáng)的砧木以緩和鹽堿脅迫,研究抗性強(qiáng)的砧木對鹽堿脅迫的響應(yīng)機(jī)制,揭示其耐鹽性機(jī)理對蘋果生產(chǎn)極其重要。本試驗以蘋果砧木垂絲海棠(Mallus halliana Koehen)(CS)和山定子(Malus baccata(Linn.)Borkh.)(SDZ)為試材,采用盆栽實(shí)驗法,澆灌不同濃度的鹽/堿混合溶液:0mmol·L~(-1)、50mmol·L~(-1)、100mmol·L~(-1)、150mmol·L~(-1)和200mmol·L~(-1)NaCl+NaHCO_3(按物質(zhì)的量1:1混合)。通過生理指標(biāo)測定篩選進(jìn)行組學(xué)研究的鹽/堿脅迫適宜濃度;同時測定垂絲海棠的光合、熒光參數(shù),觀察其葉片顯微結(jié)構(gòu),明確其響應(yīng)不同濃度混合鹽堿脅迫的解剖學(xué)特性;采用iTRAQ技術(shù),研究垂絲海棠葉片對混合鹽堿脅迫響應(yīng)的差異蛋白表達(dá),分析其代謝通路。主要研究結(jié)果如下:1.混合鹽堿脅迫40天后,在100 mmol·L~(-1)脅迫下,CS仍保持正常生長,SDZ則呈現(xiàn)明顯的鹽害表型,在150、200 mmol·L~(-1)鹽堿脅迫下CS葉片萎蔫失水,SDZ葉片全部干枯,植株死亡。隨著脅迫時間的延長,CS葉綠素含量呈緩慢下降趨勢,SDZ則在脅迫20天后迅速下降。CS和SDZ的總有機(jī)酸、可溶性糖、脯氨酸含量、電導(dǎo)率均隨著鹽堿脅迫時間的延長而升高,且CS在100 mmol·L~(-1)混合鹽堿脅迫下升高程度均顯著低于150和200 mmol·L~(-1)脅迫的。CS和SDZ的SOD呈先升后降的趨勢,POD則持續(xù)升高,在100mmol·L~(-1)混合脅迫下酶活性均為最高。將各濃度脅迫下的8個生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,綜合評價兩種砧木的抗鹽堿性能,結(jié)果顯示:山定子在50、100、150、200 mmol·L~(-1)混合脅迫下的綜合評分均為負(fù)值,而垂絲海棠在150和200 mmol·L~(-1)2個高濃度下的綜合評分為負(fù)值,100 mmol·L~(-1)為正值,表明100 mmol·L~(-1)NaCl+NaHCO_3的脅迫為垂絲海棠的臨界濃度。2.在不同混合鹽堿脅迫下,隨著脅迫時間的延長,垂絲海棠葉片的P_n、G_s、C_i、T_r、F_0、F_v/F_m、ETR和ΦPSII、qP均逐漸降低,而WUE、Y(NPQ)、Y(NO)、qN總體呈上升趨勢。隨著脅迫處理濃度的增加,葉片柵欄組織細(xì)胞長度變短且排列變的疏松,海綿組織也變得疏松,間隙逐漸發(fā)達(dá)。在100 mmol·L~(-1)脅迫下,葉片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度和海綿組織厚度均為最厚,顯著高于對照和其他處理組。3.10葉齡垂絲海棠幼苗在100mM NaCl+NaHCO_3脅迫至5d時,葉片發(fā)黃,但呈鮮嫩狀態(tài),植株正常生長,到7d時,接近根部葉片干枯皺縮,到9d,整株死亡。隨著時間的延長,根系活力呈先升后降的趨勢,葉片含水量逐漸降低,Na~+/K~+比值逐漸升高。根、莖、葉中鉀離子的含量均逐漸降低,且同期根中鉀離子含量最高,顯著高于莖和葉中的,莖中的含量最低;根、莖、葉中鈉離子含量急劇升高,根中的鈉離子含量最高,其次為葉的。4.100mM NaCl+NaHCO_3脅迫至5d時,運(yùn)用iTRAQ技術(shù),鑒定篩選出垂絲海棠幼苗葉片響應(yīng)混合鹽堿脅迫的差異蛋白總共179個,其中上調(diào)的蛋白有105個,下調(diào)的蛋白74個。利用GO富集、KEGG pathway分析,分析得到55個蛋白酶類參與30個通路。差異蛋白相關(guān)酶類參與的代謝通路有光合、光合碳固定、三羧酸循環(huán)、乙醛酸循環(huán)、糖酵解途徑、氨基糖和核酸糖代謝、丙酮酸代謝、抗壞血酸代謝、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、苯丙酸的生物合成、蛋白合成及其加工、核糖體蛋白等。參與能量代謝的蛋白所占比例最高,為50.00%,其中光合作用和光合碳固定相關(guān)的蛋白所占比例為11.82%,碳水化合物代謝的相關(guān)蛋白有38.18%;參與核苷酸和氨基酸代謝的為25.45%,蛋白質(zhì)合成及加工的6.36%,脂質(zhì)代謝6.36%,植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)4.55%,苯丙酸生物合成7.27%。
【圖文】：

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018 屆碩士學(xué)位論文分辨率液質(zhì)聯(lián)用為基礎(chǔ)，自動化操作，分析速度快。iTRAQ 技術(shù)[79]對任何類的蛋白質(zhì)可以進(jìn)行鑒定，例如高分子量蛋白質(zhì)、堿性蛋白質(zhì)和酸性蛋白質(zhì)，2-DE 電泳對這些蛋白質(zhì)無法檢測。因此，iTRAQ 技術(shù)已發(fā)展成為一種在蛋白組學(xué)水平研究鹽脅迫下蛋白質(zhì)應(yīng)答分子機(jī)制的有力研究工具[80]。綜上所述，本試驗采用 iTRAQ 差異表達(dá)蛋白技術(shù)，分析混合鹽堿脅迫下蘋果砧木葉片的差異表達(dá)蛋白的變化。1.6 技術(shù)路線圖

圖 2-1 不同混合鹽堿脅迫下垂絲海棠和山定子的表型變化g.2-1 Phenotypic changes of different salt-alkaline stress between CS and鹽堿脅迫下蘋果砧木葉片光合色素的變化分析2-2 可知，隨著混合鹽堿脅迫時間的延長，所有處理的 CS 葉片慢下降趨勢，SDZ 則在脅迫 20 天后迅速下降。處理 40d 后，S 中 A1、A2、A3、A4 各處理組的葉綠素含量分別降低了 43.56、.84%，，而 SDZ 各處理組分別降低了 66.18、77.27、81.13、86.5鹽堿脅迫對 SDZ 的鹽害更嚴(yán)重。鹽堿脅迫下 CS 的 Chla 未顯著降低，而 Chlb 則顯著降低，相 40d 后，A1、A2、A3、A4 各處理組分別下降了 13.75、20.05、。SDZ 的 Chla 和 Chlb 均顯著減低，且 Chlb 的降低幅度更顯著脅迫 40d 后，各處理組分別降低了 16.77、22.80、26.16、20.1堿脅迫對于 Chlb 的影響顯著大于 Chla。如圖 2-3 所示，CS 的
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S661.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2708964