基于轉錄組分析揭示一氧化氮調控紫花苜蓿響應干旱脅迫的機理
發(fā)布時間：2022-01-05 04:40
紫花苜蓿（Medicago sativa L.）目前是世界上栽培最廣泛的多年生豆科牧草,因其豐富的營養(yǎng)價值在草地畜牧業(yè)扮演重要作用。干旱脅迫作為最主要的非生物脅迫因子之一,嚴重制約了苜蓿的種子萌發(fā)和幼苗生長。因此,研究干旱脅迫對紫花苜蓿的影響及其適應干旱的機制、及尋找提高紫花苜蓿抗旱的方法對克服干旱地區(qū)苜蓿栽培的制約具有重要意義。一氧化氮（Nitric oxide,NO）是一種可通過細胞膜擴散的氣體信號分子,通過信號轉導能夠調控植物生長發(fā)育及逆境響應等多個生物學過程。目前,有關NO緩解逆境脅迫的研究主要集中在鹽脅迫上,研究的物種也以擬南芥（Arabidopsis thaliana）、玉米（Zea mays L.）、番茄（Solanum lycopersicum）、小麥（Triticum aestivum L.）和燕麥（Avena sativa L）為主,而NO在牧草上的應用尤其是紫花苜蓿上的報道較少。與此同時,當今關于NO調控苜�？鼓嫘缘难芯可刑幵谏砩�,而NO對紫花苜�？购嫡{控的分子機理尚未見報道。本文采用聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫條件,硝普鈉（SNP）為外源NO...
【文章來源】：甘肅農(nóng)業(yè)大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：131 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物體內活性氧產(chǎn)生及清除途徑（引自：BakerandOrlandi2002）
基于轉組分析揭示一氧化氮調控紫花苜蓿響應干旱脅迫的機理5調控脅迫響應的作用。脫落酸（ABA）是對脅迫響應最敏感的激素，其生理功能是調節(jié)氣孔關閉、促進根系吸水、降低細胞膨壓、抑制生長。李源等[35]、韓瑞宏等[36]對干旱處理下紫花苜蓿中激素含量進行測定，結果發(fā)現(xiàn)ABA和生長素（IAA）含量均呈提高趨勢，赤霉素（GA3）和玉米素核苷（ZR）含量有所減少，且不同抗性品種差異顯著。在植物的生長發(fā)育過程中，激素之間有著相互拮抗和協(xié)同的作用。如IAA與ABA在調控氣孔導度上相互拮抗，細胞分裂素（CTK）與ABA在調節(jié)水分虧缺上相互拮抗。CTK與IAA在組織分化上相互協(xié)同，當CTK/IAA水平高時有利于葉和芽的分化，當CTK/IAA水平低時主導根的建成。隨著干旱程度加劇，ZR/ABA比值呈下降趨勢且抗旱性越強的品種ZR/ABA值越低，說明激素間的拮抗作用有利于氣孔關閉和根系伸長[35]。重度干旱脅迫下ABA/（IAA+GA3+ZR）的值顯著升高，說明4種內源激素之間的協(xié)調產(chǎn)生抑制生長的效應以免缺水傷害。李躍等[37]發(fā)現(xiàn)干旱促進紫花苜蓿根中的ABA含量增加，使得根冠比增加，且氣孔導度與ABA含量指數(shù)相關。此外，ABA水平升高促進主根內營養(yǎng)儲藏蛋白（VSP）含量和VSP基因表達水平升高，說明在干物質分配方面起作用[38]。缺失條件下激素間的相互作用機制如圖1-2所示：1.2.4.4分子調控當植物處于干旱環(huán)境時，抗旱基因會被誘導表達，促進抗氧化物質的合成緩解傷害。圖1-2激素調節(jié)水分脅迫下氣孔關閉和開放的相互作用（引自Daszkowska-GolecandSzarejko2013）Figure.1-2Hormonalcross-talkinregulationstomatalclosureandopeningduringstress(AdaptedfromDaszkowska-GolecandSzarejko2013)
基于轉組分析揭示一氧化氮調控紫花苜蓿響應干旱脅迫的機理72一氧化氮在植物中的研究2.1植物體內NO的生物合成一氧化氮最早是在哺乳動物體內發(fā)現(xiàn)的氣態(tài)氧化還原生物活性分子，主要通過依賴于精氨酸的一氧化氮合酶合成，具有內皮NO合酶（eNOS）、神經(jīng)NO合酶（nNOS）及誘導型NO合酶（iNOS）三種構型[53]。Durner等[54]和Delledonne等[55]在植物體內發(fā)現(xiàn)NO起到逆境防御作用，此后NO在植物中的功能研究相繼開展。一氧化氮在植物內通過氧化和還原兩種途徑產(chǎn)生（圖1-3），這取決于細胞內活性氧含量和pH。2.1.1氧化途徑Guo等在2003年首次在擬南芥體內找到了類似哺乳動物的一氧化氮合酶（NOS），命名為AtNOS1[56]。在葉綠體[57]、葉片過氧化物酶體[58]中也能檢測出NOS活性，它們均能夠以精氨酸為底物，NAD(P)H為電子供體或需要Ca2+、鈣調素催化NO的產(chǎn)生。小部分精氨酸的氧化也可能發(fā)生在線粒體機制和膜間隙間[59]。在擬南芥中轉入小鼠神經(jīng)元NO合成酶（nNOS）植物表現(xiàn)出較高的滲透壓和抗氧化酶活性，CBF基因和鋅指基因家族成員等調節(jié)應激反應后期轉錄的基因被nNOS所改變[60]。許多研究表明，在擬南芥與煙草中已證實在亞硝化過程中NOS活性作為活性氮中間體與植物免疫功能相關[61]，然而，目前還沒有圖1-3植物內NO的來源與產(chǎn)生（引自：Sami等2018）Figure.1-3NOsynthesisroutesinplants（AdaptedformSamietal.2018）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]干旱及鹽脅迫對黃芩種子萌發(fā)和黃酮合成關鍵酶活性的影響[J]. 管仁偉,林慧彬,林建強. 中藥材. 2020(01)
[2]不同濃度PEG脅迫對甘草幼苗光合特性的影響[J]. 項雯慧,張林平,王洋,劉艷. 內蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版). 2020(01)
[3]不同灌溉處理下紫花苜蓿光合特性、葉綠素熒光參數(shù)及生物量的變化[J]. 劉軍,齊廣平,康燕霞,馬彥麟,銀敏華,李曉敏,栗志. 草地學報. 2019(06)
[4]基于苗期葉片形態(tài)及光合特性的苜蓿種質資源抗旱性綜合評價[J]. 常巍,李雪,周燕飛,張則宇,高雪芹,伏兵哲. 西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版). 2020(05)
[5]外源一氧化氮對鉻脅迫下娃娃菜種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J]. 閆志強,陳銀萍,余沛東,師小平,頡海帆,丁浚剛. 西南農(nóng)業(yè)學報. 2019(09)
[6]干旱和鹽脅迫對14個紫花苜蓿品種種子萌發(fā)特性的影響[J]. 郭湘,郭一帆,黃思怡,蒲棋,楊康,彭燕. 草業(yè)科學. 2019(09)
[7]紫花苜蓿MsERF003的基因克隆及其在干旱脅迫中的功能分析[J]. 堅偉寧,左朋,張國珍,范杰英,邢少辰,鄭梅竹,韋正乙. 分子植物育種. 2020(17)
[8]干旱脅迫下紫花苜蓿幼苗非結構性碳水化合物代謝對NO的響應[J]. 馬文靜,魏小紅,宿梅飛,駱巧娟,趙穎. 生態(tài)學報. 2019(21)
[9]萊茵衣藻葉綠體型磷酸甘油醛脫氫酶過表達對其儲能物質生產(chǎn)的影響[J]. 朱振,曹旭鵬,苑廣澤,劉嬌,薛松,田晶. 中國海洋大學學報(自然科學版). 2019(09)
[10]外源一氧化氮對低溫下黃瓜幼苗光系統(tǒng)Ⅱ原初光化學反應及光合機構活性的影響[J]. 吳佩,崔金霞,楊志峰,張文博. 植物生理學報. 2019(06)
博士論文
[1]不同抗旱性紫花苜蓿響應干旱的生理及分子機制研究[D]. 張翠梅.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2019
[2]外源5-氨基乙酰丙酸對干旱脅迫下草地早熟禾光合作用的調控機制[D]. �？e.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2018
[3]干旱脅迫下植物生長調節(jié)劑對羊草生長及生理特性的影響與轉錄組分析[D]. 宋吉軒.西南大學 2017
[4]紫花苜蓿對干旱的響應：形態(tài)、生理以及miRNA組學研究[D]. 李躍.中國農(nóng)業(yè)科學院 2017
[5]鹽脅迫下番茄幼苗對外源水楊酸、一氧化氮應答的光合生理研究[D]. 孫德智.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2016
[6]硫化氫參與一氧化氮誘導的增強玉米根尖細胞水澇耐受性的研究[D]. 彭仁義.蘭州大學 2016
[7]棉花葉片衰老過程中一氧化氮的作用機理及衰老相關基因研究[D]. 黃娟.西北農(nóng)林科技大學 2015
[8]一氧化氮處理誘導采后香蕉果實耐冷性機理的研究[D]. 王延圣.浙江大學 2015
[9]水分脅迫下外源NO對苜蓿種子萌發(fā)和幼苗抗旱生理的影響[D]. 蔡卓山.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2013
[10]不同氮素和水分供應下紫花苜蓿碳同化和C/N響應機制研究[D]. 何樹斌.蘭州大學 2012
碩士論文
[1]外源NO對干旱脅迫下紫花苜蓿幼苗苯丙烷類代謝及miRNA調控的影響[D]. 馬文靜.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2019
[2]一氧化氮和過氧化氫對鋁誘導的水稻根尖細胞壁木質化的調節(jié)作用[D]. 劉慶.浙江師范大學 2019
[3]外源Spd和NO對鹽脅迫下玉竹滲透調節(jié)及脯氨酸代謝的影響[D]. 李丹陽.東北農(nóng)業(yè)大學 2018
[4]外源NO對紫花苜�？购敌约爸饕镔|合成代謝的影響[D]. 辛夏青.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2018
[5]變水條件下苜蓿類胡蘿卜素代謝特征及其生理機制[D]. 李敏.西北農(nóng)林科技大學 2018
[6]紫花苜蓿與黃花苜蓿抗旱轉錄組學研究[D]. 劉佳月.中國農(nóng)業(yè)科學院 2018
[7]鋁脅迫下NO對大豆根系檸檬酸分泌的調控機制[D]. 侯俊杰.河南師范大學 2018
[8]紫花苜蓿細胞分裂素氧化酶基因（MsCKX）的克隆及初步功能分析[D]. 沙亞·海拉提.西北農(nóng)林科技大學 2018
[9]低溫脅迫紫花苜蓿生理生化特性和解剖結構的研究[D]. 冉卓.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2017
[10]外源NO對銅鎘脅迫下番茄緩解機制的研究[D]. 王逸筠.山東農(nóng)業(yè)大學 2016
本文編號：3569745
【文章來源】：甘肅農(nóng)業(yè)大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：131 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物體內活性氧產(chǎn)生及清除途徑（引自：BakerandOrlandi2002）
基于轉組分析揭示一氧化氮調控紫花苜蓿響應干旱脅迫的機理5調控脅迫響應的作用。脫落酸（ABA）是對脅迫響應最敏感的激素，其生理功能是調節(jié)氣孔關閉、促進根系吸水、降低細胞膨壓、抑制生長。李源等[35]、韓瑞宏等[36]對干旱處理下紫花苜蓿中激素含量進行測定，結果發(fā)現(xiàn)ABA和生長素（IAA）含量均呈提高趨勢，赤霉素（GA3）和玉米素核苷（ZR）含量有所減少，且不同抗性品種差異顯著。在植物的生長發(fā)育過程中，激素之間有著相互拮抗和協(xié)同的作用。如IAA與ABA在調控氣孔導度上相互拮抗，細胞分裂素（CTK）與ABA在調節(jié)水分虧缺上相互拮抗。CTK與IAA在組織分化上相互協(xié)同，當CTK/IAA水平高時有利于葉和芽的分化，當CTK/IAA水平低時主導根的建成。隨著干旱程度加劇，ZR/ABA比值呈下降趨勢且抗旱性越強的品種ZR/ABA值越低，說明激素間的拮抗作用有利于氣孔關閉和根系伸長[35]。重度干旱脅迫下ABA/（IAA+GA3+ZR）的值顯著升高，說明4種內源激素之間的協(xié)調產(chǎn)生抑制生長的效應以免缺水傷害。李躍等[37]發(fā)現(xiàn)干旱促進紫花苜蓿根中的ABA含量增加，使得根冠比增加，且氣孔導度與ABA含量指數(shù)相關。此外，ABA水平升高促進主根內營養(yǎng)儲藏蛋白（VSP）含量和VSP基因表達水平升高，說明在干物質分配方面起作用[38]。缺失條件下激素間的相互作用機制如圖1-2所示：1.2.4.4分子調控當植物處于干旱環(huán)境時，抗旱基因會被誘導表達，促進抗氧化物質的合成緩解傷害。圖1-2激素調節(jié)水分脅迫下氣孔關閉和開放的相互作用（引自Daszkowska-GolecandSzarejko2013）Figure.1-2Hormonalcross-talkinregulationstomatalclosureandopeningduringstress(AdaptedfromDaszkowska-GolecandSzarejko2013)
基于轉組分析揭示一氧化氮調控紫花苜蓿響應干旱脅迫的機理72一氧化氮在植物中的研究2.1植物體內NO的生物合成一氧化氮最早是在哺乳動物體內發(fā)現(xiàn)的氣態(tài)氧化還原生物活性分子，主要通過依賴于精氨酸的一氧化氮合酶合成，具有內皮NO合酶（eNOS）、神經(jīng)NO合酶（nNOS）及誘導型NO合酶（iNOS）三種構型[53]。Durner等[54]和Delledonne等[55]在植物體內發(fā)現(xiàn)NO起到逆境防御作用，此后NO在植物中的功能研究相繼開展。一氧化氮在植物內通過氧化和還原兩種途徑產(chǎn)生（圖1-3），這取決于細胞內活性氧含量和pH。2.1.1氧化途徑Guo等在2003年首次在擬南芥體內找到了類似哺乳動物的一氧化氮合酶（NOS），命名為AtNOS1[56]。在葉綠體[57]、葉片過氧化物酶體[58]中也能檢測出NOS活性，它們均能夠以精氨酸為底物，NAD(P)H為電子供體或需要Ca2+、鈣調素催化NO的產(chǎn)生。小部分精氨酸的氧化也可能發(fā)生在線粒體機制和膜間隙間[59]。在擬南芥中轉入小鼠神經(jīng)元NO合成酶（nNOS）植物表現(xiàn)出較高的滲透壓和抗氧化酶活性，CBF基因和鋅指基因家族成員等調節(jié)應激反應后期轉錄的基因被nNOS所改變[60]。許多研究表明，在擬南芥與煙草中已證實在亞硝化過程中NOS活性作為活性氮中間體與植物免疫功能相關[61]，然而，目前還沒有圖1-3植物內NO的來源與產(chǎn)生（引自：Sami等2018）Figure.1-3NOsynthesisroutesinplants（AdaptedformSamietal.2018）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]干旱及鹽脅迫對黃芩種子萌發(fā)和黃酮合成關鍵酶活性的影響[J]. 管仁偉,林慧彬,林建強. 中藥材. 2020(01)
[2]不同濃度PEG脅迫對甘草幼苗光合特性的影響[J]. 項雯慧,張林平,王洋,劉艷. 內蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版). 2020(01)
[3]不同灌溉處理下紫花苜蓿光合特性、葉綠素熒光參數(shù)及生物量的變化[J]. 劉軍,齊廣平,康燕霞,馬彥麟,銀敏華,李曉敏,栗志. 草地學報. 2019(06)
[4]基于苗期葉片形態(tài)及光合特性的苜蓿種質資源抗旱性綜合評價[J]. 常巍,李雪,周燕飛,張則宇,高雪芹,伏兵哲. 西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版). 2020(05)
[5]外源一氧化氮對鉻脅迫下娃娃菜種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J]. 閆志強,陳銀萍,余沛東,師小平,頡海帆,丁浚剛. 西南農(nóng)業(yè)學報. 2019(09)
[6]干旱和鹽脅迫對14個紫花苜蓿品種種子萌發(fā)特性的影響[J]. 郭湘,郭一帆,黃思怡,蒲棋,楊康,彭燕. 草業(yè)科學. 2019(09)
[7]紫花苜蓿MsERF003的基因克隆及其在干旱脅迫中的功能分析[J]. 堅偉寧,左朋,張國珍,范杰英,邢少辰,鄭梅竹,韋正乙. 分子植物育種. 2020(17)
[8]干旱脅迫下紫花苜蓿幼苗非結構性碳水化合物代謝對NO的響應[J]. 馬文靜,魏小紅,宿梅飛,駱巧娟,趙穎. 生態(tài)學報. 2019(21)
[9]萊茵衣藻葉綠體型磷酸甘油醛脫氫酶過表達對其儲能物質生產(chǎn)的影響[J]. 朱振,曹旭鵬,苑廣澤,劉嬌,薛松,田晶. 中國海洋大學學報(自然科學版). 2019(09)
[10]外源一氧化氮對低溫下黃瓜幼苗光系統(tǒng)Ⅱ原初光化學反應及光合機構活性的影響[J]. 吳佩,崔金霞,楊志峰,張文博. 植物生理學報. 2019(06)
博士論文
[1]不同抗旱性紫花苜蓿響應干旱的生理及分子機制研究[D]. 張翠梅.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2019
[2]外源5-氨基乙酰丙酸對干旱脅迫下草地早熟禾光合作用的調控機制[D]. �？e.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2018
[3]干旱脅迫下植物生長調節(jié)劑對羊草生長及生理特性的影響與轉錄組分析[D]. 宋吉軒.西南大學 2017
[4]紫花苜蓿對干旱的響應：形態(tài)、生理以及miRNA組學研究[D]. 李躍.中國農(nóng)業(yè)科學院 2017
[5]鹽脅迫下番茄幼苗對外源水楊酸、一氧化氮應答的光合生理研究[D]. 孫德智.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2016
[6]硫化氫參與一氧化氮誘導的增強玉米根尖細胞水澇耐受性的研究[D]. 彭仁義.蘭州大學 2016
[7]棉花葉片衰老過程中一氧化氮的作用機理及衰老相關基因研究[D]. 黃娟.西北農(nóng)林科技大學 2015
[8]一氧化氮處理誘導采后香蕉果實耐冷性機理的研究[D]. 王延圣.浙江大學 2015
[9]水分脅迫下外源NO對苜蓿種子萌發(fā)和幼苗抗旱生理的影響[D]. 蔡卓山.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2013
[10]不同氮素和水分供應下紫花苜蓿碳同化和C/N響應機制研究[D]. 何樹斌.蘭州大學 2012
碩士論文
[1]外源NO對干旱脅迫下紫花苜蓿幼苗苯丙烷類代謝及miRNA調控的影響[D]. 馬文靜.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2019
[2]一氧化氮和過氧化氫對鋁誘導的水稻根尖細胞壁木質化的調節(jié)作用[D]. 劉慶.浙江師范大學 2019
[3]外源Spd和NO對鹽脅迫下玉竹滲透調節(jié)及脯氨酸代謝的影響[D]. 李丹陽.東北農(nóng)業(yè)大學 2018
[4]外源NO對紫花苜�？购敌约爸饕镔|合成代謝的影響[D]. 辛夏青.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2018
[5]變水條件下苜蓿類胡蘿卜素代謝特征及其生理機制[D]. 李敏.西北農(nóng)林科技大學 2018
[6]紫花苜蓿與黃花苜蓿抗旱轉錄組學研究[D]. 劉佳月.中國農(nóng)業(yè)科學院 2018
[7]鋁脅迫下NO對大豆根系檸檬酸分泌的調控機制[D]. 侯俊杰.河南師范大學 2018
[8]紫花苜蓿細胞分裂素氧化酶基因（MsCKX）的克隆及初步功能分析[D]. 沙亞·海拉提.西北農(nóng)林科技大學 2018
[9]低溫脅迫紫花苜蓿生理生化特性和解剖結構的研究[D]. 冉卓.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2017
[10]外源NO對銅鎘脅迫下番茄緩解機制的研究[D]. 王逸筠.山東農(nóng)業(yè)大學 2016
本文編號：3569745
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/nykjbs/3569745.html
最近更新
教材專著
