火龍果(Hylocereus undulats Britt.)是仙人掌科量天尺屬植物,是典型熱帶水果,抗寒性差,當(dāng)冬季低溫或倒春寒天氣環(huán)境溫度低于5 ℃時,火龍果的幼嫩部位(如芽和嫩枝條)極容易被凍傷,從而影響火龍果的生長和產(chǎn)量。為了研究低溫脅迫下火龍果的抗寒生.理機(jī)制,本實驗通過測定低溫下'光明2號'扦插苗和實生苗的含水量、葉綠素含量、電解質(zhì)滲出率、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛含量以及抗氧化系統(tǒng)等生理生化指標(biāo),分析了扦插苗和實生苗抗寒生理機(jī)制。尋找到適宜的Ca2+用量以減少低溫對火龍果扦插苗傷害。同時通過轉(zhuǎn)錄組測序,得到了 130264個火龍果Unigenes,其中差異基因2154條,利用功能和代謝通路注釋、差異富集分析,對火龍果在-2 ℃脅迫下的分子響應(yīng)機(jī)制做了研究。得到的結(jié)果主要如下:1.'光明2號'火龍果苗在低溫脅迫后恢復(fù)生長24 h后陸續(xù)表現(xiàn)出失綠、銹斑、水漬狀,萎焉、軟腐、死亡等寒害癥狀。36h內(nèi)的5 ℃低溫不會引起'光明2號'死亡。-2 ℃和-5 ℃脅迫超過12 h就會造成'光明2號'植株大量死亡。低溫使得'光明2號'苗保水力下降,葉綠素降解,破壞了火龍果植株生.物膜穩(wěn)定性,改變其細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。'光明2號'實生苗和扦插苗的電解質(zhì)滲出率在脅迫的前12 h就已經(jīng)達(dá)到較高值,且隨脅迫時間延長,電解質(zhì)滲出率在0℃以上的增長幅度都比0℃以下大。實生苗和扦插苗游離脯氨酸在低溫脅迫前期都迅速增加,并在脅迫的第24 h達(dá)到峰值。MDA值隨脅迫時間的延長以及脅迫溫度的降低不斷增高�？扇苄蕴�、可溶性蛋白含量大致呈現(xiàn)上升趨勢。低溫脅迫促進(jìn)了'光明2號'活性氧清除酶活性的增強(qiáng)。2.-2 ℃為'光明2號'低溫脅迫的一個臨界溫度。實生苗和扦插苗的可溶性蛋白峰值都出現(xiàn)在-2 ℃。在-2 ℃和-5 ℃下REC隨脅迫時間延長的增長幅度較小,MDA含量隨時間變化差異不顯著,莖含水量變化在這兩個溫度間差異也不顯著。-2 ℃以上的低溫脅迫中莖Pro含量在與溫度程負(fù)相關(guān),而在-2 ℃和-5 ℃脅迫下變化規(guī)律不強(qiáng)。3.10 mmoI·L-1和15 mmol·L-1的Ca2+處理在低溫脅迫不超過36 h的情況下能降低火龍果-2 ℃低溫傷害,使得莖含水量、葉綠素含量、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量始終顯著高于對照,電解質(zhì)滲出率和丙二醛含量顯著降低。4.對'光明2號'火龍果常溫和-2 ℃脅迫下實生苗進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析發(fā)現(xiàn)低溫脅迫下上調(diào)基因(1141條),比下調(diào)基因(1073條)多。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)經(jīng)過KOG注釋后發(fā)現(xiàn)大量差異基因出現(xiàn)在通用功能、蛋白質(zhì)的修飾、轉(zhuǎn)化以及蛋白伴侶、信號傳導(dǎo)機(jī)制、轉(zhuǎn)錄、核糖體的結(jié)構(gòu)和生物合成簇。GO分析表明合成、代謝以及酶活性子節(jié)有大量差異基因富集,KEGG分析發(fā)現(xiàn)光合作用通路和代謝通路中存在大量的差異表達(dá)基因。表明火龍果在低溫下進(jìn)行著復(fù)雜的新陳代調(diào)謝和酶促反應(yīng),以應(yīng)對低溫傷害。5.低溫下火龍果會對基因表達(dá)做出優(yōu)化選擇,熒光定量的表明FAD,ICE1,ZAT12基因表達(dá)量變化趨勢不盡相同,但在脅迫前24h內(nèi)各基因的表達(dá)量都朝著有利于降低低溫傷害變化。脅迫的36 h,ICE1基因表達(dá)下調(diào),ZAT12表達(dá)量增加會引起CBF途徑被抑制,其下游的LTI等COR類終端響應(yīng)因子對低溫的響應(yīng)削弱,導(dǎo)致機(jī)體對低溫抵御能力降低,失水加劇,ROS得不到及時的清理,代謝紊亂,所以脅迫的第36 h檢測到Pro含量以及SOD活性和POD活性急劇降低。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S667.9
【部分圖文】：

０°Ｃ以下的低溫使得火龍果莖內(nèi)生物膜功能和結(jié)構(gòu)受損，透性改變，電解質(zhì)滲出??率急劇上升，實生苗０?°Ｃ脅迫的第２４?ｈ，?ＲＥＣ達(dá)到了?７２．９９％，顯著高于ｃｋ和５?°Ｃ??脅迫，甚至高于５?°Ｃ脅迫４８?ｈ的ＲＥＣ值（圖２）。－２?°Ｃ脅迫２４?ｈ和－５?°Ｃ脅迫１２?ｈ??實生苗莖ＲＥＣ已經(jīng)超過８０％。隨后隨時間的推移，ＲＥＣ保持在較高水平并緩慢??增加。扦插苗的ＲＥＣ則是在－２?°Ｃ和－５?°Ｃ脅迫的第３６?ｈ超過８０％。兩種材料在溫??度大于等于０?°Ｃ時ＲＥＣ隨時間延長的增長幅度都大于０?°Ｃ以下低溫脅迫增長的??幅度。??□ｃｋ?０５°Ｃ?ｔ３〇°Ｃ?〇－２Ｔ：?口－５°Ｃ??＾?１２０?ｎ??Ｂ?１００?－?：?，?ａｂ?ａ?ａ?ａ?ａ?，?ａ?ａ??ＩＩ?ｓｏ－??Ｓｔ＾ｒｉｉ?ｒｔｆ?ｒｉｌ?ｒｉｌ??１２?２４?３６?４８??Ａ．實生苗低溫脅迫時間ｃｏｌｄ?ｓｔｒｅｓｓ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｓｅｅｄｌｉｎｇ（ｈ）??？?ｌ〇〇?Ｉ?ａ?Ｌ?ａｂ?ａ?ｂ?ａ?ａｂ??￥！?８０??，＿遽遍Ｊｉ??１２?２４?３６?４８??Ｂ．扦插苗低溫脅迫時間ｃｏｌｄ?ｓｔｒｅｓｓ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｃｕｔｔｉｎｇ?ｓｅｅｄｌｉｎｇ（ｈ）??圖２低溫脅迫對火龍果電解質(zhì)滲出率的影響??Ｆｉｇ．２?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｄｒｏｕｇｈｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｏｎ?ＲＥＣ?ｏｆ?ｐｉｔａｙａ??４．１．５丙二醛（ＭＤＡ）含量變化??當(dāng)火龍果體內(nèi)的低溫信號啟動后，植株內(nèi)的ＭＤＡ含量是增加的，由圖３可以??看出

Ｆｉｇ．２?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｄｒｏｕｇｈｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｏｎ?ＲＥＣ?ｏｆ?ｐｉｔａｙａ??４．１．５丙二醛（ＭＤＡ）含量變化??當(dāng)火龍果體內(nèi)的低溫信號啟動后，植株內(nèi)的ＭＤＡ含量是增加的，由圖３可以??看出，０°Ｃ以上的低溫脅迫，對ＭＤＡ含量的變化相對較小，特別是前２４?ｈ，相對??于對照組的增長幅度在１２．９７％至５１．０４％之間。實生苗和扦插苗在低溫脅迫的３６?ｈ??內(nèi)的多次出現(xiàn)－２?°Ｃ和－５?°Ｃ的ＭＤＡ含量差異都不顯著，可能是－２?°Ｃ的低溫足以對??機(jī)體都產(chǎn)生了較大的影響，膜脂氧化達(dá)到上限，雖然溫度繼續(xù)降低，但超過其承??１４??

４．１．６可溶性糖含量變化??低溫脅迫會促使淀粉水解形成可溶性糖，火龍果莖內(nèi)的可溶性糖含童隨溫度??降低呈先增加后降低的趨勢（圖４），這與鄧仁菊（２０１５）年對低溫脅迫下火龍果含糖??量變化規(guī)律研究一致。在－２?°Ｃ和－５?°Ｃ低溫脅迫的第１２?ｈ，火龍果扦插苗的可溶??性糖反低于對照，這和大多數(shù)植物低溫脅迫的可溶性糖含量不同。扦插苗的可溶??性糖含量普遍高于實生苗。實牛．苗脅迫各階段的最高可溶性糖含量都出現(xiàn)在??０°Ｃ，除－５?°Ｃ外，可溶性糖含量都是隨時間的推移而逐漸增加。而扦插苗在脅迫??前２４?ｈ時，５?°Ｃ的可溶性糖含量最大，達(dá)到０．８４％和０．８１％，隨后的時間段里，??則以０?°Ｃ的含糖量最高。扦插苗的可溶性糖含量在０?°Ｃ和５?°Ｃ呈現(xiàn)波動下降。另??夕卜，值得注意的是，兩種材料在－５?°Ｃ?２４?ｈ可溶性糖含量都出現(xiàn)較大的增長，實??生苗增幅為５７．０８％，扦插苗達(dá)到了?８９．４２％。??１５??
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