本文選題：薏苡　切入點(diǎn)：烯效唑　出處：《黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：干旱已成為當(dāng)今重要的生態(tài)問(wèn)題之一,同時(shí)也是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。薏苡Coix(Coix lachrymal-jobi L.)是禾本科一年生或多年生草本藥食兼用植物,含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分,而且還具有重要的藥用功效。隨著對(duì)薏苡保健功能的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),其用途越來(lái)越廣泛,市場(chǎng)需求也越來(lái)越大。因此,對(duì)于薏苡的栽培種植有著廣闊的市場(chǎng)和前景。薏苡其習(xí)性與水稻相似,是耗水量較多的一種作物,干旱是制約薏苡生產(chǎn)的最為重要的因素之一。烯效唑(S3307)為高效低毒的植物生長(zhǎng)延緩劑,在植物抗逆方面起到重要作用。本研究以“薏遼5號(hào)”為材料,使用PEG-6000作為模擬干旱脅迫滲透劑,研究S3307對(duì)干旱脅迫下薏苡幼苗生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響,同時(shí)采用RNA-Seq高通量測(cè)序技術(shù),對(duì)干旱脅迫及S3307處理下薏苡葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄本測(cè)序,并對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行注釋,分析和驗(yàn)證,主要研究結(jié)果如下:1.S3307對(duì)PEG干旱脅迫下薏苡種子發(fā)芽的影響干旱脅迫下,薏苡種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。與干旱組相比,S3307浸種12 h后種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)顯著性降低,活力指數(shù)卻呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),在S3307濃度為9 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大值(3.52±0.38),比干旱脅迫組提高51.7%。同時(shí),胚芽胚根干重也達(dá)到最大值(0.40±0.02 mg·10seedling-1,0.22±0.03 mg·10seedling-1),分別提高了12.50%和22.27%。2.S3307對(duì)PEG干旱脅迫下薏苡幼苗生長(zhǎng)及生理指標(biāo)影響干旱脅迫下,薏苡株高、根長(zhǎng)、莖粗和干重顯著降低。與干旱組相比,濃度為9 mg·L-1S3307組的莖粗提高了16.19%,地上地下干重分別提高了19.56%和22.75%;抗氧化物酶和滲透性物質(zhì)與干旱脅迫組呈現(xiàn)顯著性差異,其中葉片和根系中CAT活性比干旱脅迫組提高80.56%和50.96%,葉片和根系的脯氨酸含量比干旱脅迫組分別增加28.49%和4.58%。3.S3307對(duì)PEG干旱脅迫下薏苡幼苗超顯微結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素的影響干旱脅迫下,薏苡葉片氣孔長(zhǎng)度、氣孔寬度和氣孔開度都顯著降低,薏苡幼苗超微結(jié)構(gòu)在不同程度上受到損壞。與干旱組相比,S3307處理48 h后,氣孔密度、氣孔寬度和氣孔開度分別提高20.43%,10.49%和28.97%,且呈現(xiàn)顯著性差異。S3307處理能夠使薏苡根系細(xì)胞線粒體和葉肉細(xì)胞葉綠體等基本恢復(fù)正常,質(zhì)壁分離現(xiàn)象有所緩解。另外,S3307通過(guò)調(diào)控ABA,GA3和IAA的含量水平來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)。4.薏苡轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析采用I11umina Hi Seq2000高通量測(cè)序技術(shù)建立了薏苡轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù),獲得了薏苡173,786個(gè)轉(zhuǎn)錄本(transcript),92,865個(gè)單基因簇(unigene)。通過(guò)對(duì)表達(dá)基因序列組裝、功能注釋和代謝途徑等分析,獲得大量功能基因和代謝通路。此外檢測(cè)到7534個(gè)簡(jiǎn)單重復(fù)序列。5.PEG干旱脅迫前后薏苡轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因分析通過(guò)高通量測(cè)序表達(dá)譜分析,獲得了薏苡在干旱脅迫前后的差異表達(dá)基因1128條,上調(diào)基因662條,下調(diào)差異基因466條。通過(guò)GO,COG和KEGG等數(shù)據(jù)庫(kù)和代謝途徑分析,證實(shí)了薏苡在響應(yīng)干旱脅迫過(guò)程中主要表現(xiàn)在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和糖代謝通路中。被注釋的差異表達(dá)基因中,與ABA合成有關(guān)的酶(ABA醛氧化酶和NCEDs),與干旱相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子(AP2,NAC,b ZIP和EREBP)和功能蛋白(LEA,HSP70和蛋白激酶)等在表達(dá)中顯著上調(diào)。6.S3307對(duì)PEG干旱脅迫下薏苡轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因分析通過(guò)高通量測(cè)序表達(dá)譜分析,獲得了薏苡在S3307處理干旱脅迫下前后差異表達(dá)基因有212條,上調(diào)基因103條,下調(diào)差異基因109條。通過(guò)GO,COG和KEGG等代謝途徑富集分析,證實(shí)了S3307抗旱響應(yīng)主要表現(xiàn)在亞油酸及氧化磷酸化代謝通路中。被注釋的差異表達(dá)基因中,與脂類代謝(lipoxygenase,linoleate 13S-lipoxygenase)和氧化還原(cytochrome P450,monooxygenase,alcohol dehydrogenase NAD)等有關(guān)的酶在表達(dá)中顯著上調(diào)。另外,一些與黃酮類物質(zhì)(flavonols)和油菜類固醇(brassinosteroid)等次級(jí)代謝產(chǎn)物合成相關(guān)的酶也被上調(diào)表達(dá)。上述結(jié)果表明,干旱脅迫嚴(yán)重影響了薏苡幼苗形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能。而S3307可以通過(guò)增加莖粗干重,提高抗氧化酶活性,增強(qiáng)滲透脅迫性物質(zhì)等特性來(lái)提高薏苡幼苗的抗旱性。同時(shí)從轉(zhuǎn)錄水平上探討了干旱前后及S3307處理前后轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因分析情況,通過(guò)高通量測(cè)序表達(dá)譜分析,獲得了與薏苡干旱及抗旱性相關(guān)的差異表達(dá)基因,為薏苡的抗旱性研究及S3307在薏苡生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定理論基礎(chǔ)和基因資源。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S519

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1649762