棉花(Cotton)是世界上最重要的天然纖維來源,也是重要的油料作物之一,在我國國民經濟中占有重要地位。低溫是限制全球棉花生產的重要非生物脅迫因素之一。棉花主要起源于熱帶和亞熱帶地區(qū),屬于非冷馴化作物,對冷脅迫非常敏感。栽培棉種經過長期的人工定向選擇,現(xiàn)有品種的遺傳背景相對狹窄,而經歷自然選擇的野生棉種具有多種優(yōu)異特性和較高的抗逆潛能,對拓寬栽培棉種的遺傳基礎具有重要意義。本研究采用轉錄組測序技術方法獲得冷脅迫和鹽脅迫下瑟伯氏棉、克勞茨基棉、雷蒙德氏棉和三裂棉共四個D基因組野生種的轉錄組數(shù)據(jù),構建了瑟伯氏棉冷脅迫應答的分子調控網絡,篩選到一批耐冷候選基因;闡述了不同棉種在進化過程中相關基因序列和基因表達的變異,初步揭示耐冷等抗逆基因的物種進化模式;同時利用加權共表達網絡分析(WGCNA)方法構建四個野生棉種在冷脅迫和鹽脅迫下的基因共表達模式,挖掘組織特異性模塊,進一步確定關鍵基因,為棉花野生種質資源在栽培棉花遺傳改良中的應用奠定了理論基礎。主要研究結果如下:(1)瑟伯氏棉耐冷性鑒定和評價通過表型鑒定,發(fā)現(xiàn)在4℃冷脅迫處理48h后沒有明顯的受害現(xiàn)象,表明瑟伯氏棉具有較強的耐冷性。通過檢測...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
第一章 文獻綜述
    1.1 棉花野生資源的研究進展
        1.1.1 棉屬的系統(tǒng)分類及特性
        1.1.2 棉花野生種質資源的創(chuàng)新利用
    1.2 植物冷脅迫應答生理機制研究進展
        1.2.1 冷脅迫對植物形態(tài)結構及細胞組織影響
        1.2.2 冷脅迫對細胞膜系統(tǒng)及丙二醛含量的影響
        1.2.3 冷脅迫對植物滲透調節(jié)物質的影響
        1.2.4 冷脅迫對植物保護酶系統(tǒng)的影響
        1.2.5 冷脅迫對植物內源激素的影響
    1.3 植物冷脅迫應答分子機制研究進展
        1.3.1 植物低溫應答反應的調控網絡研究
        1.3.2 植物耐冷基因的挖掘研究
    1.4 轉錄組測序技術在植物中的應用研究進展
    1.5 加權基因共表達網絡分析(WGCNA)的研究進展
    1.6 棉花耐冷研究進展
    1.7 研究目的和意義
第二章 瑟伯氏棉耐冷性狀的鑒定及生理生化機制研究
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗方法
        2.2.1 耐冷水平鑒定及評價
        2.2.2 冷脅迫下生理生化指標測定
    2.3 結果與分析
        2.3.1 瑟伯氏棉耐冷性鑒定及評價
        2.3.2 冷脅迫對細胞膜透性的影響
        2.3.3 冷脅迫對丙二醛含量的影響
        2.3.4 冷脅迫對超氧化物歧化酶活性的影響
        2.3.5 冷脅迫對過氧化物酶活性的影響
        2.3.6 冷脅迫對游離脯氨酸含量的影響
        2.3.7 冷脅迫對可溶性糖含量的影響
        2.3.8 冷脅迫對植物內源性激素的影響
    2.4 討論
        2.4.1 瑟伯氏棉耐冷性狀的鑒定及評價
        2.4.2 棉花冷脅迫下生理生化變化
    2.5 結論
第三章 瑟伯氏棉冷脅迫下轉錄組分析及耐冷候選基因挖掘
    3.1 材料和方法
        3.1.1 試驗材料
        3.1.2 冷脅迫處理
        3.1.3 RNA提取、cDNA文庫制備和Illumina測序
        3.1.4 轉錄組數(shù)據(jù)的組裝和生物信息學分析
        3.1.5 實時熒光定量PCR驗證
        3.1.6 候選基因CBF4和ICE2的VIGS功能驗證
    3.2 結果與分析
        3.2.1 瑟伯氏棉的轉錄組分析
        3.2.2 DEGs功能富集分析
        3.2.3 轉錄因子等相關DEGs的功能注釋
        3.2.4 實時熒光定量PCR對 RNA-Seq結果的驗證
        3.2.5 瑟伯氏棉CBF4和ICE2 基因的功能驗證
    3.3 討論
    3.4 結論
第四章 基于比較轉錄組學抗逆基因的進化分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 材料培養(yǎng)和樣品采集
        4.1.2 RNA提取,cDNA文庫構建和RNA測序
        4.1.3 RNA-Seq數(shù)據(jù)預處理,基因表達分析,基因聚類和可視化
        4.1.4 SNP calling
        4.1.5 RNA-seq數(shù)據(jù)的De novo組裝
        4.1.6 同源基因的鑒定和進化分析
        4.1.7 加權基因共表達網絡分析
    4.2 結果與分析
        4.2.1 四個D基因組野生棉種的表型和RNA-seq特征
        4.2.2 進化速率估計和正選擇基因鑒定
        4.2.3 基因表達分化和保守性分析
        4.2.4 加權基因共表達網絡分析
        4.2.5 冷和鹽脅迫下DEGs鑒定
    4.3 討論
    4.4 結論
第五章 全文結論及展望
    5.1 主要結論
    5.2 展望
參考文獻
附錄Ⅰ 附圖和附表
附錄Ⅱ 在讀期間研究成果
致謝



本文編號：3995474