本文選題：苜蓿　切入點：非生物脅迫　出處：《中國科學(xué)院研究生院(武漢植物園)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：干旱和鹽害是影響植物生長、發(fā)育、生產(chǎn)力和分布的兩個主要環(huán)境因子。水分缺失和土壤鹽漬化已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的兩大瓶頸。另外,隨著人口的急劇增加和環(huán)境問題的日益惡化,全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)量將很難再滿足世界糧食和能源的需求。因此,如何合理地利用干旱和鹽漬化土壤是可持續(xù)農(nóng)業(yè)急需解決的一個問題。苜蓿是豆科苜蓿屬一年生或多年生草本植物,因具有豐富的氨基酸和蛋白質(zhì),被譽為“牧草之王”,具有較強的抗旱耐鹽能力,在我國濱海鹽堿地區(qū)和西北干旱半干旱地區(qū)都有廣泛種植。雖然在輕度脅迫下,苜�？梢哉７N植生長,但重度脅迫條件下,苜蓿的生產(chǎn)力和分布范圍受到一定的影響。研究表明不同苜蓿品種的抗旱和耐鹽性存在品種間差異。因此,選擇抗性較強的苜蓿品種,研究苜�？剐韵嚓P(guān)基因的功能原理,對于培育高產(chǎn)高抗性的苜蓿新品種,擴大苜蓿的種植范圍具有重要意義。在本研究中,我們首先以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)為研究對象,分別篩選出具有不同抗旱性和耐鹽性的兩種紫花苜蓿品種,比較分析抗性不同的兩種紫花苜蓿品種在相應(yīng)脅迫條件下形態(tài),生理和分子水平上的差異。其次,以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L)(Jemalong A17)為研究對象,克隆MtPHD6基因,并將其轉(zhuǎn)入到擬南芥,對轉(zhuǎn)基因植株進行不同濃度梯度的甘露醇(Mannitol),鹽(NaCl)和脫落酸(ABA)脅迫處理,觀察MtPHD6轉(zhuǎn)基因植株對各種脅迫的響應(yīng)。主要研究結(jié)果如下：(1)通過對10種紫花苜蓿品種進行抗旱性的初步篩選,獲得抗旱性較強的隴東和干旱相對敏感的阿爾岡金。對篩選出的兩品種進行為期18天的干旱處理,研究表明在正常生長條件下,抗旱性強的隴東葉片大小和氣孔密度都小于干旱敏感的阿爾岡金,從而使隴東表現(xiàn)出較低的水分失水率。干旱脅迫處理后,與阿爾岡金相比,隴東所受的細胞膜損傷較低,脯氨酸和抗壞血酸含量較高,活性氧(ROS)積累量較少。而且,隴東中抗氧化物酶活力在干旱脅迫條件下顯著高于阿爾岡金。另外,在干旱脅迫條件下,隴東葉和根中脅迫相關(guān)基因的表達量如MtDehyd,MSNAC, MfCBF4和MsHSP23等顯著高于阿爾岡金。上述研究結(jié)果表明,隴東品種的抗旱性高于阿爾岡金,最終表現(xiàn)在干旱條件下葉片枯萎較少,側(cè)根數(shù)較多,地上／地下單株生物量較大,復(fù)水后存活率較高。(2)對14種紫花苜蓿品種進行耐鹽性的初步篩選,獲得耐鹽性較強的211609和鹽相對敏感的新疆大葉。其次,對篩選出的兩品種進行為期18d的250mM NaCl處理,研究發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫條件下,與新疆大葉相比,211609表現(xiàn)出較高的葉片含水量(LWC)和可溶性蛋白含量,較低的細胞膜損傷和活性氧(ROS)積累量,較高的谷胱甘肽(GSH)含量和抗氧化物酶活力。另外,鹽脅迫下,211609中脅迫相關(guān)基因,例如NHX1, ZFG, CBF4和HSP23等的表達量顯著高于新疆大葉。研究結(jié)果表明,211609品種的耐鹽性高于新疆大葉品種。(3)通過基因克隆及轉(zhuǎn)化,我們成功獲得MtPHD6轉(zhuǎn)基因擬南芥植株,并篩選出表達量相對較高的兩個轉(zhuǎn)基因株系MtPHD6-4和MtPHD6-7。在不同濃度的Mannitol, NaCl和ABA處理下,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)基因株系的萌發(fā)率和野生型相比無明顯差別,但在高濃度脅迫條件下子葉變綠值均顯著高于野生型。綜上所述,不同紫花苜蓿品種之間的抗性存在顯著差別,通過在脅迫條件下形態(tài),生理和分子水平上的比較分析,研究結(jié)果顯示隴東品種的抗旱性高于阿爾岡金品種；211609品種的耐鹽性高于新疆大葉品種。另外,我們發(fā)現(xiàn)MtPHD6轉(zhuǎn)基因擬南芥植株可以更好地在高濃度脅迫平板上生長。上述研究結(jié)果希望為今后苜蓿高抗性育種提供一定的科學(xué)理論依據(jù)。
[Abstract]:Drought and salinity affect plant growth, development, two major environmental factors and productivity distribution. Water loss and soil salinization has become the bottleneck of agricultural sustainable development in two. In addition, with the rapid increase of population and the worsening environmental problems, global agricultural production will be difficult to meet the needs of the world food and energy therefore, how to reasonably use the drought and salinization of soil is a problem of sustainable agriculture need to be resolved. Alfalfa is the legume Medicago annual or perennial herbaceous plants, because of its rich amino acid and protein, known as the "king of grass", with strong salt tolerance and drought resistance ability, are widely planted in China coastal saline areas and arid and semi-arid area of Northwest China. Although under mild stress, alfalfa can normal plant growth, but the severe stress condition, productivity and distribution range of Alfalfa Affected. Research shows that different alfalfa varieties of drought resistance and salt tolerance among different varieties. Therefore, selection of stronger resistance alfalfa varieties, function principle related genes of Alfalfa resistance to new alfalfa varieties, breeding high yield and high resistance, it is of great significance to expand the scope of alfalfa planting. In this study, we begin with alfalfa (Medicago sativa L.) as the research object, were screened with different drought resistance and salt tolerance of two alfalfa varieties, comparative analysis of different resistance of two alfalfa varieties in the corresponding stress conditions, differences in physiological and molecular level. Secondly, in Medicago truncatula (Medicago truncatula L) (Jemalong A17) as the research object, the cloning of the MtPHD6 gene, and transformed into Arabidopsis thaliana, mannitol of different concentration gradient of transgenic plants (Mannitol), salt (NaCl) and removal Abscisic acid (ABA) treatment, observation of MtPHD6 transgenic plants in response to various stresses. The main results are as follows: (1) through the preliminary screening of drought resistance of 10 Alfalfa varieties, drought resistance and drought in obtaining strong relatively sensitive. The Algonquin of two varieties were screened for drought treatment the 18 day, research shows that under the condition of normal growth, strong drought resistance in leaf size and stomatal density are smaller than the gold Algonquin sensitive to drought which showed lower water loss in rate. After drought stress, compared with Al Gen Kim, in the cell membrane damage was lower, and higher proline the content of ascorbic acid, reactive oxygen species (ROS) accumulation was less. Moreover, the antioxidant enzyme activity in Longdong under drought stress was significantly higher than that of Algonquin. In addition, under drought stress, the leaves and roots The expression of stress related genes such as MtDehyd, MSNAC, MfCBF4 and MsHSP23 were significantly higher than that of Algonquin. The results showed that the drought resistance of Gansu were higher than those of the Algonquin, the final performance under drought conditions, leaves wither less lateral root number of ground / underground single biomass larger, higher survival rate after rewatering. (2) to conduct a preliminary screening of salt tolerance of 14 alfalfa varieties, have stronger salt resistance and salt 211609 relatively sensitive Xinjiang Daye. Secondly, the two cultivars were screened for 250mM NaCl 18D, the studies now under salt stress, compared with Xinjiang Daye, 211609 a higher leaf water content (LWC) and soluble protein content, cell membrane damage and lower reactive oxygen species (ROS) accumulation, higher glutathione (GSH) content and antioxidant enzyme activity. In addition, under salt stress, stress in the 211609 phase Close the gene, such as NHX1, ZFG, CBF4 and HSP23 expression was significantly higher than that of Xinjiang Daye. The results show that the salt tolerance of 211609 varieties was higher than that of Xinjiang big leaf species. (3) by gene cloning and transformation, we successfully obtained MtPHD6 transgenic Arabidopsis plants, and screened the expression of relatively high two transgenic plant the Department of MtPHD6-4 and MtPHD6-7. in different concentrations of Mannitol, NaCl and ABA, the results of the study found that the germination rate of two transgenic lines and wild type compared with no significant difference, but in high concentration at the leaves turn green values were significantly higher than that of wild type. In summary, there are significant differences between the resistance of different alfalfa varieties and through the form in stress conditions, comparative analysis of physiological and molecular level. The results showed that drought resistance in varieties higher than Al Gen Kim varieties; salt tolerance variety is higher than 211609 Xinjiang leaf cultivar. In addition, we found that MtPHD6 transgenic Arabidopsis plants could grow well on high concentration stress plates. The above results hope to provide some scientific and theoretical basis for future high resistance breeding of alfalfa.

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(武漢植物園)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S541.9

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜寶忠;畜禽飼用苜蓿的方法[J];飼料博覽;2000年04期

2 王峰;養(yǎng)蜂注意防治苜蓿草象鼻蟲[J];畜牧獸醫(yī)科技信息;2003年02期

3 梁巍;;苜蓿的加工二法[J];農(nóng)村百事通;2007年01期

4 孫彥彬;;苜蓿的合理利用[J];黑龍江畜牧獸醫(yī);2008年06期

5 李慶慶;;中國將制定苜蓿草進口標準[J];農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備;2010年23期

6 范延臣;朱宏斌;;苜蓿引種及其在我國的功能性開發(fā)[J];家畜生態(tài)學(xué)報;2013年04期

7 ;巧灌苜蓿草 產(chǎn)量大提高[J];中國畜牧獸醫(yī);1960年07期

8 楊德方;三十團農(nóng)場栽培苜蓿的經(jīng)驗[J];新疆農(nóng)業(yè)科學(xué);1961年03期

9 ;怎樣利用苜蓿草喂豬[J];新農(nóng)業(yè);1972年16期

10 何俊雄,李明玉,張公書;菟絲子對苜蓿的危害及其防除[J];新疆農(nóng)墾科技;1980年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉仁杰;畢云霞;;苜蓿高產(chǎn)栽培管理與加工調(diào)制[A];首屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集[C];2001年

2 盧英林;;快速干燥—苜蓿草增值的重要措施[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會暨牧草種子、機械、產(chǎn)品展示會論文集[C];2003年

3 原崇德;王樹兵;王進平;周永香;;苜蓿草種植利用的體會與建議[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會暨牧草種子、機械、產(chǎn)品展示會論文集[C];2003年

4 高振生;馬其東;洪紱曾;王培;;苜蓿草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式的探討[A];中國草地科學(xué)進展：第四屆第二次年會暨學(xué)術(shù)討論會文集[C];1996年

5 鄧先德;溫希斌;李樹本;閻文斌;馬海軍;魏剛;;苜蓿草塊不同添加量對奶牛產(chǎn)奶性能影響研究[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集——S03苜蓿栽培、加工與利用[C];2003年

6 鄧先德;郭慶河;馬海軍;;飼喂苜蓿草塊對奶牛產(chǎn)奶性能的影響研究[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集——S03苜蓿栽培、加工與利用[C];2003年

7 侯敏;于林清;;影響苜蓿草產(chǎn)量和品質(zhì)的諸因素研究進展[A];2009中國草原發(fā)展論壇論文集[C];2009年

8 賀春貴;曹致中;吳勁鋒;王森山;;中國苜蓿害蟲研究的歷史、成就及展望[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集——S02苜�；A(chǔ)研究[C];2003年

9 盧欣石;王鐵梅;;中國苜蓿92個地方品種資源秋眠性評定[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集——S02苜�；A(chǔ)研究[C];2003年

10 盧英林;;快速干燥-苜蓿草增值的重要措施[A];第二屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集——S03苜蓿栽培、加工與利用[C];2003年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 ;苜蓿草業(yè)迎來發(fā)展機遇[N];山西科技報;2001年

2 記者 王朝霞;我省高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿建設(shè)項目進展良好[N];甘肅日報;2013年

3 記者 李震宇 田鵬程 梁糲元;第五屆中國苜蓿發(fā)展大會在阿旗召開[N];赤峰日報;2013年

4 本報記者 張力澎;離不開的苜蓿[N];新農(nóng)村商報;2014年

5 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 劉少伯 石有龍 葛翔 劉諾;世界糧食與中國飼料業(yè)[N];中國畜牧報;2005年

6 江忠;苜蓿草產(chǎn)品價格上揚[N];中國綠色時報;2004年

7 呂羨林邋吳天奎;八十七團苜蓿草產(chǎn)銷兩旺[N];中國特產(chǎn)報;2008年

8 連小芳;苜蓿病蟲害影響寧夏草產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展 建立草產(chǎn)業(yè)全面支撐體系勢在必行[N];中國畜牧報;2004年

9 美國辛普勞草業(yè)公司中國代表處技術(shù)總監(jiān) 李保軍博士;苜蓿給美國種植業(yè)帶來高產(chǎn)值[N];中國畜牧報;2004年

10 曉江;苜蓿草產(chǎn)品價格上揚已成定局[N];中國畜牧報;2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王振南;黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)區(qū)不同時間尺度苜蓿草地C、N、P生態(tài)化學(xué)計量特征研究[D];蘭州大學(xué);2016年

2 權(quán)文利;苜蓿應(yīng)答干旱和鹽脅迫的機理及MtPHD6基因的功能分析[D];中國科學(xué)院研究生院(武漢植物園);2016年

3 錢珊珠;基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的苜蓿固定深層太陽能干燥過程仿真[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

4 武自念;多葉苜蓿種質(zhì)特性及其花藥培養(yǎng)的研究[D];揚州大學(xué);2013年

5 李偉民;淮陰苜蓿耐熱的蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];揚州大學(xué);2013年

6 劉玉良;抗薊馬苜蓿新品系抗性機理研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

7 王慶鎖;中國苜蓿產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略和主要栽培技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;1999年

8 朝魯孟其其格;混合草顆粒制粒技術(shù)及飼用價值評價的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

9 張桂國;苜蓿玉米間作系統(tǒng)飼料生產(chǎn)潛力及其機理的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

10 張涵;苜蓿莖稈剪切特性及切割參數(shù)的試驗研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王冰如;黃土高原半干旱區(qū)苜蓿草地產(chǎn)量及土壤質(zhì)量對氮磷肥施加的響應(yīng)[D];蘭州大學(xué);2015年

2 高文娟;苜蓿草地還田后土壤水肥及生物產(chǎn)量的動態(tài)特征[D];蘭州大學(xué);2015年

3 杜芹;河北康�？h苜蓿害蟲及其天敵的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 李洪建;陜西省苜蓿莖點霉葉斑病和黑斑病病原學(xué)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

5 景媛媛;不同覆膜種植方式對天祝高寒區(qū)土壤水熱、雜草和甘農(nóng)1號雜花苜蓿生長的影響[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 翟曉朦;CO_2濃度升高對不同秋眠類型苜蓿生理生化影響研究[D];海南大學(xué);2015年

7 劉莎莎;植物根際促生菌互作提高苜�？果}堿能力研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2016年

8 趙靖靜;黃土高原西部土壤有機碳組分對苜蓿種植年限和輪作模式的響應(yīng)[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

9 蔡鵬元;不同除草劑對苜蓿田雜草的防效及苜蓿苗期安全性和生理指標的影響[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

10 魏雙霞;3個抗寒苜蓿新品系在甘南高寒地區(qū)的適應(yīng)性及生產(chǎn)性能評價[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

，

本文編號：1580215