土壤干旱和次生鹽漬化是制約我國西北地區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要非生物因素。為適應(yīng)西北荒漠地區(qū)惡劣的生存環(huán)境,廣泛分布于該地區(qū)的荒漠植物進化出獨特的抗逆機制。對這些荒漠植物的抗逆機理開展研究,進而發(fā)掘和鑒定相關(guān)的抗逆基因資源,可為優(yōu)良牧草和農(nóng)作物的遺傳改良奠定基礎(chǔ),并促進對干旱區(qū)鹽堿化土地的開發(fā)利用。多漿旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)是廣泛分布于我國西北荒漠地區(qū)的積鹽型旱生植物。前期研究發(fā)現(xiàn),盡管生境中的土壤有效Na⁺含量極低且K⁺匱乏,霸王仍然能夠通過吸收Na⁺,并將其作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來抵御逆境脅迫,同時,還可以維持體內(nèi)K⁺濃度的穩(wěn)定。由此可見,霸王具有甜土植物所不可比擬的獨特抗逆機制,是研究耐鹽抗旱機制的理想材料。目前,霸王響應(yīng)鹽的分子機制尚缺乏系統(tǒng)研究,高親和鉀轉(zhuǎn)運蛋白KUP/HAK/KT家族成員在霸王維持K⁺穩(wěn)態(tài)平衡機制中的作用尚不清楚,關(guān)鍵Na⁺、K⁺轉(zhuǎn)運蛋白在整株水平上的協(xié)同作用仍有待進一步解析。因此...

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【學(xué)位級別】：博士

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中文摘要
Abstract
引言
第一章 國內(nèi)外研究進展
    1.1 離子穩(wěn)態(tài)平衡與植物的耐鹽性
    1.2 Na⁺吸收與轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白
        1.2.1 NHX1
        1.2.2 SOS
        1.2.3 HKT
        1.2.4 CNGC
    1.3 K⁺吸收與轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白
        1.3.1 AKT
        1.3.2 SKOR
        1.3.3 KUP/HAK/KT
    1.4 Na⁺、K⁺關(guān)鍵轉(zhuǎn)運蛋白在植物耐鹽中的協(xié)同作用
    1.5 RNA-Seq技術(shù)
        1.5.1 RNA-Seq技術(shù)在解析植物耐鹽機制中的應(yīng)用
        1.5.2 RNA-Seq技術(shù)在非模式植物中的應(yīng)用
    1.6 多漿旱生植物霸王耐鹽、抗旱機制研究進展
第二章 比較轉(zhuǎn)錄組分析揭示霸王響應(yīng)鹽的獨特機制
    2.1 材料與方法
        2.1.1 植物材料培養(yǎng)及處理方法
        2.1.2 RNA-Seq測序
        2.1.3 霸王、擬南芥差異基因表達數(shù)據(jù)獲取
        2.1.4 差異表達基因(DEGs)分析
        2.1.5 對霸王進行重新注釋,DEGs功能分類
        2.1.6 Real-time qPCR驗證
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 測序質(zhì)量良好
        2.2.2 鹽處理下差異表達基因(DEGs)的總覽
        2.2.3 差異基因功能分類
        2.2.4 差異基因代謝途徑分類
        2.2.5 關(guān)鍵的差異表達基因
        2.2.6 霸王中特有的差異表達基因
        2.2.7 測序結(jié)果與Real-time qPCR驗證結(jié)果具有良好的相關(guān)性
    2.3 討論
        2.3.1 霸王中獨特的差異表達基因
        2.3.2 霸王與擬南芥差異表達基因概況
        2.3.3 霸王中的離子轉(zhuǎn)運系統(tǒng)與擬南芥相比更為活躍
        2.3.4 PODs和 GSTs在霸王ROS清除系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用
        2.3.5 ABA、GA合成及生長素響應(yīng)基因在霸王與擬南芥中表現(xiàn)出截然不同的表達模式
    2.4 小結(jié)
第三章 霸王鉀轉(zhuǎn)運蛋白ZxKUP7 的功能鑒定
    3.1 材料和方法
        3.1.1 材料
        3.1.2 方法
        3.1.3 數(shù)據(jù)分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 霸王轉(zhuǎn)錄組中的KUP/HAK/KTs
        3.2.2 ZxKUP7 基因全長c DNA的克隆與序列分析
        3.2.3 ZxKUP7 亞細(xì)胞定位于質(zhì)膜
        3.2.4 ZxKUP7 表達模式分析
        3.2.5 獲得了ZxKUP7 轉(zhuǎn)基因擬南芥
        3.2.6 ZxKUP7 轉(zhuǎn)基因擬南芥生長表型
        3.2.7 ZxKUP7 轉(zhuǎn)基因擬南芥耐鹽性分析
        3.2.8 ZxKUP7 轉(zhuǎn)基因擬南芥抗旱性分析
    3.3 討論
        3.3.1 霸王ZxKUP7 基因編碼KUP/HAK/KT家族鉀轉(zhuǎn)運蛋白
        3.3.2 ZxKUP7 可能參與霸王對逆境的應(yīng)答響應(yīng)
        3.3.3 ZxKUP7 通過增加K⁺吸收并降低Na⁺積累,增強轉(zhuǎn)基因擬南芥耐鹽性
        3.3.4 ZxKUP7 通過增加K⁺在地上部的積累,提高轉(zhuǎn)基因擬南芥抗旱性
    3.4 小結(jié)
第四章 霸王鉀轉(zhuǎn)運蛋白ZxKUP6 的功能初步分析
    4.1 材料和方法
        4.1.1 材料
        4.1.2 方法
        4.1.3 數(shù)據(jù)分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 ZxKUP6 基因全長c DNA的克隆與序列分析
        4.2.2 ZxKUP6 亞細(xì)胞定位于質(zhì)膜
        4.2.3 ZxKUP6 表達模式分析
        4.2.4 獲得了超表達ZxKUP6 的擬南芥株系
        4.2.5 超表達ZxKUP6 株系的生長表型
        4.2.6 超表達ZxKUP6 擬南芥抗旱性分析
    4.3 討論
        4.3.1 霸王ZxKUP6 基因編碼KUP/HAK/KT家族鉀轉(zhuǎn)運蛋白
        4.3.2 ZxKUP6 可能參與霸王對逆境的應(yīng)答響應(yīng)
        4.3.3 ZxKUP6 可能參與K⁺從根向地上部的轉(zhuǎn)運
    4.4 小結(jié)
第五章 霸王Zx NHX1-RNAi株系中Na⁺、K⁺平衡關(guān)鍵基因表達分析
    5.1 材料與方法
        5.1.1 材料培養(yǎng)
        5.1.2 RNA提取
        5.1.3 反轉(zhuǎn)錄
        5.1.4 Real-time qPCR
        5.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 ZxNHX1 在野生型及ZxNHX1-RNAi株系中的表達
        5.2.2 ZxNHX1 干擾影響了霸王中Na⁺吸收轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的表達
        5.2.3 ZxNHX1 干擾影響了霸王中K⁺吸收轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的表達
        5.2.4 ZxNHX1 干擾影響了霸王中CNGCs的表達
    5.3 討論
        5.3.1 ZxNHX1 調(diào)控霸王Na⁺吸收、轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的表達
        5.3.2 ZxNHX1 間接影響霸王K⁺吸收、轉(zhuǎn)運關(guān)鍵基因的表達
        5.3.3 ZxNHX1 間接影響霸王CNGCs基因的表達
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
在學(xué)期間(2013-2019 年)的研究成果
致謝



本文編號：3872412