本文關(guān)鍵詞：基于高通量測(cè)序技術(shù)分析菌根對(duì)蒙古扁桃抗旱機(jī)制的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

基于高通量測(cè)序技術(shù)分析菌根對(duì)蒙古扁桃抗旱機(jī)制的影響

王琚鋼  

【摘要】：蒙古扁桃廣泛分布于蒙古高原南部的荒漠區(qū),具有很高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該物種對(duì)干旱顯示出了極強(qiáng)的耐受力,但有關(guān)該物種的抗旱機(jī)制,尤其是分子水平的抗旱機(jī)制并不清楚。此外,菌根的存在也會(huì)顯著提高蒙古扁桃的干旱耐受力,那么,在分子水平上,菌根是如何發(fā)揮這種提高作用?我們也不得而知。本研究就是針對(duì)以上問(wèn)題開(kāi)展了分子水平的研究。在研究中,我們首先對(duì)正常供水和干旱脅迫處理的非菌根化蒙古扁桃進(jìn)行了高通量測(cè)序,結(jié)合兩組非菌根化蒙古扁桃苗木的生長(zhǎng)、生理生化指標(biāo)的變化,系統(tǒng)分析了非菌根化蒙古扁桃抗旱機(jī)制；進(jìn)而又對(duì)確定形成菌根的蒙古扁桃,采取相同的水分處理和培養(yǎng)條件,相同時(shí)間收獲后對(duì)兩組菌根化苗木進(jìn)行高通量測(cè)序,結(jié)合非菌根化苗木的兩組測(cè)序數(shù)據(jù)和前期生理生化水平的研究,從分子水平上詳細(xì)揭示菌根化蒙古扁桃的抗旱機(jī)制。研究結(jié)果表明：(1)WW和DS文庫(kù)各獲得了28713735和26650133原始Reads,經(jīng)拼接組裝后共獲得了67352個(gè)轉(zhuǎn)錄本,轉(zhuǎn)錄本平均長(zhǎng)度為874.44 bp。和非脅迫對(duì)照相比,干旱脅迫處理蒙古扁桃幼苗中有3365個(gè)差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄本,其中1876個(gè)(55.75%)上調(diào)轉(zhuǎn)錄本和1489個(gè)(44.25%)下調(diào)轉(zhuǎn)錄本。(2)盡管干旱脅迫下蒙古扁桃的光合作用是下降的,但蒙古扁桃體內(nèi)三種激素(ABA、生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)含量的變化導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉,細(xì)胞伸長(zhǎng)和分化受阻,這些變化對(duì)蒙古扁桃在戈壁荒漠極端干旱環(huán)境中生存是極為有利的。(3)對(duì)蒙古扁桃水孔通道蛋白及SOD酶基因家族的表達(dá)變化規(guī)律分析顯示,干旱脅迫下蒙古扁桃的細(xì)胞質(zhì)膜上PIP家族轉(zhuǎn)錄本表達(dá)下降,但液泡膜上TIP家族部分上調(diào)表達(dá),部分下調(diào)表達(dá),這些轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)變化受ABA等激素調(diào)控,以此在干旱脅迫后期維持著一個(gè)較低但相對(duì)穩(wěn)定的葉片水勢(shì)；干旱脅迫下,蒙古扁桃通過(guò)激活體內(nèi)的Fe-SOD轉(zhuǎn)錄本,以及提高M(jìn)n-SOD轉(zhuǎn)錄本的表達(dá),以此來(lái)提高體內(nèi)總SOD活性,應(yīng)對(duì)ROS帶來(lái)的細(xì)胞損傷。(4)通過(guò)對(duì)干旱脅迫和正常水分處理的菌根化蒙古扁桃進(jìn)行NGS測(cè)序,以及對(duì)此前獲得正常水分和干旱脅迫處理非菌根化蒙古扁桃RNA-seq數(shù)據(jù)重新拼接分析,在四個(gè)文庫(kù)中共獲得43641個(gè)轉(zhuǎn)錄本。在p值閾值為0.001的前提下,MD和MW處理相比,一共有820個(gè)DETs,其中738個(gè)上調(diào)轉(zhuǎn)錄本,82個(gè)下調(diào)轉(zhuǎn)錄本；MD和DS相比,一共有3751個(gè)DETs,其中2208個(gè)上調(diào)轉(zhuǎn)錄本,1543個(gè)下調(diào)轉(zhuǎn)錄本；MW和WW相比,一共有2315個(gè)DETs,其中867個(gè)上調(diào)轉(zhuǎn)錄本,1448個(gè)下調(diào)轉(zhuǎn)錄本。(5)進(jìn)一步對(duì)這些DETs進(jìn)行KEGG代謝路徑富集分析,其結(jié)果表明：①干旱脅迫下菌根的形成主要增加了PS Ⅱ系統(tǒng)的穩(wěn)定性,以維持一個(gè)相對(duì)較高的光合速率；同時(shí)淀粉等大分子有機(jī)物合成代謝增強(qiáng),這是菌根化蒙古扁桃生長(zhǎng)增加的原因;另外,菌根的形成提高了蒙古扁桃的C4固定路徑相關(guān)基因的表達(dá),這是菌根提高蒙古扁桃水分利用效率的原因。②接種摩西球囊霉后,蒙古扁桃體在暗光條件下ABA合成增加,這是菌根化蒙古扁桃體內(nèi)ABA含量進(jìn)一步上升的直接原因；另外菌根的形成也促進(jìn)了生長(zhǎng)素、玉米素和油菜素內(nèi)酯的生物合成,這些激素共同作用于蒙古扁桃,使其更好的應(yīng)對(duì)干旱脅迫。③形成菌根后,蒙古扁桃對(duì)N,P主要依靠菌根吸收途徑來(lái)完成；另外,菌根化蒙古扁桃對(duì)N的固定能力增強(qiáng),同時(shí)胺合成的相關(guān)代謝也增強(qiáng)。④正常水分下果糖的分解代謝受到抑制,干旱脅迫下除了果糖的分解代謝受到抑制外,山梨糖分解代謝受到抑制,甘露糖的合成增加,這是菌根化蒙古扁桃在干旱脅迫前維持著相對(duì)較高可溶性糖含量的原因；菌根的形成抑制了蒙古扁桃脯氨酸合成的主要路徑,但增加了脯氨酸通過(guò)次要合成路徑合成,這是菌根化蒙古扁桃和非菌根化蒙古扁桃在不同水分處理下脯氨酸含量變化不大的原因；另外,菌根的形成促進(jìn)了干旱脅迫下蒙古扁桃體內(nèi)甜菜紅堿的合成,這些滲透物質(zhì)共同維持著菌根化蒙古扁桃合適滲透壓。⑤不論是正常水分,還是干旱脅迫,菌根的形成均能抑制蒙古扁桃體內(nèi)ROS生成以及脂肪酸的氧化,抗氧化酶的表達(dá)則顯著增加,而在干旱脅迫下抗氧化酶的表達(dá)會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)；菌根化蒙古扁桃體內(nèi)GSH向GSSG轉(zhuǎn)變?cè)鰪?qiáng),這可以增加體內(nèi)NADPH的供給,以維持正常的代謝。⑧蒙古扁桃和摩西管柄囊霉形成共生體后,在干旱脅迫下可以激活光敏色素,影響植物的晝夜節(jié)律；再者,在不同水分處理下,菌根形成后MAPK信號(hào)傳導(dǎo)路徑以及鈣離子信號(hào)傳導(dǎo)路徑中基因表達(dá)變化對(duì)蒙古扁桃應(yīng)對(duì)干旱脅迫亦十分有利。⑥聚類分析的結(jié)果顯示蒙古扁桃四個(gè)樣品分為兩組,非菌根化蒙古扁桃(DS和WW)和菌根化蒙古扁桃(MD和MW)；相關(guān)性分析結(jié)果則表明MD和DS處理相關(guān)性最低,蒙古扁桃未形成菌根和形成菌根采用的是不同的抗旱機(jī)制。研究結(jié)果可為李屬核果類植物的遺傳育種提供相關(guān)基因資源,并且可為蒙古扁桃的菌根化苗木的定向培育奠定理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S793.9
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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9 黃菊蘭;劉學(xué)琴;許浩;;蒙古扁桃育苗技術(shù)[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2010年21期

10 田小武;雷永華;;荒漠植物蒙古扁桃在海原縣西華山繁育探討[J];寧夏農(nóng)林科技;2011年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 武曉飛;張宏建;;蒙古扁桃與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系[A];中國(guó)畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)暨第六屆全國(guó)畜牧獸醫(yī)青年科技工作者學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 戴欽;王永林;馬虹;楊萬(wàn)科;楊永剛;楊志剛;;羊蒙古扁桃中毒的診療[A];中國(guó)畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)動(dòng)物毒物學(xué)分會(huì)2009年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

3 張杰;王迎春;;珍稀瀕危植物蒙古扁桃遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析[A];2011年全國(guó)系統(tǒng)與進(jìn)化植物學(xué)暨第十屆青年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

4 李愛(ài)平;寧明世;張繼剛;;蒙古扁桃林學(xué)特性及其利用研究[A];北方省區(qū)《灌木暨山杏選育、栽培及開(kāi)發(fā)利用》研討會(huì)論文集[C];2004年

5 斯琴巴特爾;秀敏;;干旱脅迫對(duì)蒙古扁桃種子萌發(fā)過(guò)程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響[A];2004中國(guó)植物生理生態(tài)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2004年

6 斯琴巴特爾;;荒漠植物蒙古扁桃的滲透調(diào)節(jié)[A];2005年全國(guó)植物逆境生理與分子生物學(xué)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉宏章;[N];內(nèi)蒙古日?qǐng)?bào)(漢);2007年

2 本報(bào)記者 張淑芹;[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

3 記者 杜弋鵬;[N];光明日?qǐng)?bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王琚鋼;基于高通量測(cè)序技術(shù)分析菌根對(duì)蒙古扁桃抗旱機(jī)制的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 方海濤;蒙古扁桃對(duì)外源MeJA的誘導(dǎo)抗性反應(yīng)及其對(duì)黃褐天幕毛蟲(chóng)的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 金麗萍;不同生態(tài)條件下干旱脅迫對(duì)蒙古扁桃生理指標(biāo)及解剖構(gòu)造的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

2 娜木金;不同生境蒙古扁桃（Prunus mongolica Maxim.）水分生理特性的比較研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2013年

3 馬驥;蒙古扁桃的生殖生物學(xué)研究[D];西北大學(xué);2010年

4 秀敏;荒漠植物蒙古扁桃生物學(xué)特性研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2005年

5 張杰;珍稀瀕危植物蒙古扁桃的遺傳多樣性及系統(tǒng)地位的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2012年

6 賽罕格日樂(lè);不同居群蒙古扁桃等位酶變異及遺傳多樣性分析[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2012年

7 劉添盈;不同基質(zhì)配比和施肥濃度對(duì)蒙古扁桃生長(zhǎng)的影響[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

8 黃小鵬;阿拉善荒漠區(qū)蒙古扁桃（Prunus mongolica Maxim.）種群生理生態(tài)學(xué)研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2014年

9 烏日娜;土壤干旱脅迫對(duì)蒙古扁桃幼苗水分代謝及光合特性的影響[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2010年

10 滕鶴;蒙古扁桃愈傷組織誘導(dǎo)及褐化機(jī)理初探[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于高通量測(cè)序技術(shù)分析菌根對(duì)蒙古扁桃抗旱機(jī)制的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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