本文選題：灌木鐵線蓮　切入點：叢枝菌根真菌　出處：《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：灌木鐵線蓮(Clematis fruticosa)廣泛分布于內(nèi)蒙古大青山極端干旱陽坡,屬生命力極強(qiáng)的護(hù)土小灌木,對大青山干旱陽坡生態(tài)保護(hù)具有重要作用。為探討叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在大青山干旱陽坡對灌木鐵線蓮生存機(jī)制的影響,論文首次對灌木鐵線蓮根圍AMF群落組成及其與季節(jié)、海拔和土壤因子的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。同時,通過孢子形態(tài)學(xué)鑒定方法篩選出了灌木鐵線蓮根圍AMF優(yōu)勢種,并與灌木鐵線蓮進(jìn)行人工接種處理,在正常水分和干旱脅迫條件下對不同AMF-灌木鐵線蓮組合進(jìn)行了生長、生理和生化指標(biāo)的測定,目的是篩選出優(yōu)良的AMF-灌木鐵線蓮抗旱性組合。此外,本研究還利用RNA-Seq技術(shù)分析了菌根化灌木鐵線蓮在不同水分條件下基因表達(dá)的差異。最終,從生理生化與分子水平上詳細(xì)解析菌根化灌木鐵線蓮對干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果表明:(1)利用Illumina MiSeq測序從54個土壤樣本中共檢測到247842條AMF序列和 174 OTUs(operational taxonomic units),屬于 Glomus、uncultured Glomeromycota、Diversispora、Rhizophagus、Claroideoglomus、Funneliformis、Scutellospora、Paraglomus、Ambispora、Septoglomus 和 Archaeospora,其中 Glomus 為優(yōu)勢屬。(2)季節(jié)變化顯著影響AMF菌根侵染率、叢枝豐度、AMF豐富度、Chao1指數(shù)、Shannon-Wiener和Simpson多樣性指數(shù);海拔梯度變化顯著影響AMF孢子密度、叢枝豐度、AMF實測豐度、Chao1指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù);季節(jié)和海拔的交互作用顯著影響Shannon-Wiener多樣性指數(shù),卻不會影響孢子密度、菌根侵染率、叢枝豐度和其它AMF多樣性和豐富度指數(shù)。此外,AMF群落組成受到季節(jié)和海拔變化的顯著影響:春季和夏季、春季和秋季AMF群落組成存在顯著差異,海拔1600 m處和海拔1400 m處、海拔1600 m處和海拔1200m處AMF群落組成均存在顯著差異;季節(jié)和海拔的交互作用不會影響AMF群落組成。(3)線性回歸分析結(jié)果表明季節(jié)、海拔、土壤速效N、土壤速效P和土壤含水量顯著影響AMF實測豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)。SEM結(jié)果顯示,季節(jié)和海拔不僅能直接影響AMF群落和Shannon-Wiener指數(shù),還能通過土壤因子間接影響AMF群落和Shannon-Wiener指數(shù),土壤速效P是影響AMF群落和Shannon-Wiener指數(shù)的首要因子,季節(jié)對AMF群落和Shannon-Wiener指數(shù)的直接影響顯著大于海拔。(4)利用孢子形態(tài)學(xué)方法,從灌木鐵線蓮根圍土壤中共獲得3種AMF優(yōu)勢種,分別為 Funneliformis mosseae、Rhizophagus intraradices 和 Acaulospora mellea。(5)3種AMF優(yōu)勢種與灌木鐵線蓮進(jìn)行人工接種,在正常水分和干旱脅迫條件下都發(fā)現(xiàn)接種R.intraradices具有最高的菌根侵染率、叢枝豐度、株高、地上生物量、地下生物量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、SOD活性、CAT活性、POD活性、全N和全P含量,說明 R.intraradices-灌木鐵線蓮組合具有較好的抗旱性。(6)從生長和生理生化水平上首先分析了正常水分和干旱脅迫條件下菌根化灌木鐵線蓮各指標(biāo)的變化情況,結(jié)果表明:干旱脅迫顯著降低了菌根化灌木鐵線蓮的菌根侵染率、叢枝豐度、地上生物量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、全N和全P含量,顯著提高了脯氨酸含量、SOD活性、CAT活性、POD活性和丙二醛含量。(7)正常水分和干旱脅迫處理的菌根化灌木鐵線蓮進(jìn)行RNA-Seq測序,原始數(shù)據(jù)經(jīng)質(zhì)量控制和Trinity拼接后,獲得105203個unigenes。正常水分與干旱脅迫處理的菌根化灌木鐵線蓮中共發(fā)現(xiàn)762個差異表達(dá)基因(different expressed unigenes,DEGs),其中370個上調(diào)DEGs,392個下調(diào)DEGs。(8)在DEGs水平上進(jìn)一步分析干旱脅迫對菌根化灌木鐵線蓮的影響,結(jié)果表明:①干旱脅迫降低了 PSI和PSII系統(tǒng)的穩(wěn)定性、核酮糖二磷酸羥化酶和果糖二磷酸醛縮酶的表達(dá),從而降低了植物光合作用和C固定。②色氨酸的合成促進(jìn)了生長素的形成;八氫番茄紅素合成酶、番茄紅素ε環(huán)化酶和9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶的上調(diào)表達(dá)促進(jìn)類胡蘿卜素的形成,脫落酸8'-羥化酶下調(diào)表達(dá)抑制脫落酸的降解,有助于脫落酸含量的增加;2-氧-植物二烯酸還原酶上調(diào)表達(dá)能夠促進(jìn)α-亞麻酸合成茉莉酸;這些激素能幫助植物應(yīng)對干旱脅迫。③谷氨酸5-激酶上調(diào)表達(dá)能促進(jìn)谷氨酸鹽合成,從而有助于脯氨酸的產(chǎn)生;β-葡萄糖苷下調(diào)表達(dá)能夠降低蔗糖的水解;β-淀粉酶顯著上調(diào)表達(dá)促進(jìn)了淀粉水解為麥芽糖;這都能增強(qiáng)菌根化灌木鐵線蓮體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的累積,維持細(xì)胞內(nèi)較低的滲透勢。④干旱脅迫誘導(dǎo)抗壞血酸、谷胱甘肽、異喹啉類生物堿、泛醌和其它萜醌抗氧化劑生物合成相關(guān)基因的上調(diào)表達(dá),降低了活性氧對植物細(xì)胞膜的損害。⑤絲裂原活化蛋白激酶激酶的上調(diào)表達(dá)促進(jìn)了 MAPK的磷酸化和激活,便于灌木鐵線蓮更好地在缺水條件下生存。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q945.78

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本文編號：1683206