本文關(guān)鍵詞：茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水響應(yīng)的生理、分子機(jī)理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：干旱嚴(yán)重影響了茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育及茶葉產(chǎn)量、品質(zhì),理解茶樹(shù)耐旱機(jī)理,培育耐旱茶樹(shù)品種是應(yīng)對(duì)干旱脅迫最主要的生物措施之一。本文以耐旱性較弱的?櫧葉齊‘(T1)和耐旱性較強(qiáng)的?寧州2號(hào)‘(T2)為研究材料,分析兩個(gè)品種對(duì)室內(nèi)外干旱脅迫及復(fù)水的形態(tài)、生理響應(yīng)。基于形態(tài)、生理變化,選擇T2在干旱前、干旱脅迫及復(fù)水3個(gè)時(shí)期茶樹(shù)一芽二葉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,研究茶樹(shù)耐旱分子機(jī)理,并對(duì)茶樹(shù)脫落酸(ABA)合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵酶基因進(jìn)行克隆及表達(dá)分析,主要研究結(jié)果如下:1.兩個(gè)品種的脫落酸(ABA)和水楊酸(S A)在干旱脅迫早期增至高峰而后迅速下降,丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性隨著干旱脅迫加重而顯著增加,復(fù)水后迅速減少。耐旱較強(qiáng)的茶樹(shù)品種累積較少的MDA、Pro、SS,低累積ABA和高累積S A,具有較高效的SOD CAT活性氧清除系統(tǒng)以及較高的復(fù)水恢復(fù)力。2.通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共獲得約21.8 M reads,拼接成60,587個(gè)unigene,平均長(zhǎng)度706 bp,功能注釋約80%。這些unigenes在干旱脅迫下主要富集于代謝過(guò)程和激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),而復(fù)水后主要富集于合成代謝。篩選到5955個(gè)差異表達(dá)顯著的unigene,在干旱脅迫及復(fù)水下,有1,517個(gè)unigene先下調(diào)表達(dá)然后上調(diào)表達(dá),3,792個(gè)unigene先上調(diào)表達(dá)而后下調(diào)表達(dá),490個(gè)unigene持續(xù)下調(diào)表達(dá),156個(gè)unigene的表達(dá)水平持續(xù)上升。隨機(jī)選擇的20個(gè)unigene的表達(dá)模式經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量PCR(q RT-PCR)和RNA-Seq檢測(cè)結(jié)果一致。3.在干旱脅迫和復(fù)水下,分別發(fā)現(xiàn)屬于26個(gè)家族的762個(gè)和950個(gè)蛋白激酶基因、53個(gè)和81個(gè)蛋白磷酸酶基因、屬于58個(gè)家族的547個(gè)和604個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因。揭示了干旱脅迫與復(fù)水下茶樹(shù)激素代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及可溶性糖和脯氨酸代謝的機(jī)理,及其在茶樹(shù)耐旱中的重要作用。干旱脅迫及隨后復(fù)水過(guò)程中,兩個(gè)品種的NCED1、PAL、SOD和CAT的表達(dá)水平分別與ABA含量、SA含量、SOD活性和CAT活性顯著正相關(guān);T2的P5CS表達(dá)水平與Pro含量顯著正相關(guān),但T1的P5CS表達(dá)受Pro累積的反饋抑制;5個(gè)基因在T2的表達(dá)變化較T1更急劇。4.克隆了干旱脅迫下茶樹(shù)ABA合成關(guān)鍵酶基因NCED1、NCED4以及ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵酶基因Sn RK2.1 Sn RK2.4,Cs Sn RK2.1、Cs Sn RK2.3、Cs Sn RK2.4可能屬于第Ⅱ亞類Sn RK2,Cs Sn RK2.2可能為第Ⅲ亞類Sn RK2。利用q RT-PCR檢測(cè)了兩個(gè)茶樹(shù)品種在干旱脅迫及復(fù)水下這6個(gè)基因的表達(dá)模式,初步驗(yàn)證了其耐旱功能。此外,初步揭示了干旱脅迫與復(fù)水下茶樹(shù)ABA調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：茶樹(shù) 干旱脅迫 復(fù)水 生理響應(yīng) 轉(zhuǎn)錄組 NCED SnRK2
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S571.1
【目錄】：

• 附件3-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 英文縮略表12-13
• 第一章 引言13-25
• 1.1 干旱對(duì)茶樹(shù)生育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響13-14
• 1.2 茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的響應(yīng)機(jī)理14-19
• 1.2.1 形態(tài)變化14-15
• 1.2.2 生理響應(yīng)15-16
• 1.2.3 分子機(jī)理16-19
• 1.3 轉(zhuǎn)錄組水平理解植物耐旱分子機(jī)里19-22
• 1.3.1 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)19-21
• 1.3.2 基于RNA-Seq的植物耐旱分子機(jī)理研究21-22
• 1.4 植物ABA合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵酶基因耐旱研究22-23
• 1.5 立題依據(jù)及研究方案23-25
• 1.5.1 立題依據(jù)23-24
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容24
• 1.5.3 研究方案24-25
• 第二章 茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的生理響應(yīng)25-34
• 2.1 材料與方法25-26
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料、生境及脅迫處理25-26
• 2.1.2 生理測(cè)定26
• 2.1.3 數(shù)據(jù)分析26
• 2.2 結(jié)果與分析26-32
• 2.2.1 土壤水分和葉形態(tài)狀態(tài)反映干旱脅迫程度26-28
• 2.2.2 脂質(zhì)過(guò)氧化28
• 2.2.3 激素響應(yīng)28-29
• 2.2.4 可溶性糖及脯氨酸含量變化29
• 2.2.5 抗氧化酶活性變化29-30
• 2.2.6 干旱脅迫及復(fù)水期8個(gè)生理指標(biāo)間的相關(guān)性30
• 2.2.7 室內(nèi)和年度室外重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證室外試驗(yàn)結(jié)果30-32
• 2.3 討論32-34
• 2.3.1 干旱脅迫及復(fù)水下兩個(gè)茶樹(shù)品種的相似生理響應(yīng)32
• 2.3.2 干旱脅迫及復(fù)水下茶樹(shù)品種間的不同生理響應(yīng)32-34
• 第三章 基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的茶樹(shù)耐旱分子機(jī)理研究34-59
• 3.1 材料與方法34-39
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料、生境、脅迫處理及總RNA提取34-35
• 3.1.2 Illumina c DNA文庫(kù)構(gòu)建及測(cè)序35
• 3.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理和從頭拼接35-36
• 3.1.4 Unigenes功能注釋和分類36
• 3.1.5 預(yù)測(cè)蛋白編碼框和轉(zhuǎn)錄因子分析36
• 3.1.6 差異表達(dá)unigenes的表達(dá)分析和KEGG分析36
• 3.1.7 部分差異表達(dá)基因的qRT-PCR表達(dá)分析36-38
• 3.1.8 不同品種間5個(gè)耐旱相關(guān)基因的表達(dá)模式38-39
• 3.2 結(jié)果與分析39-55
• 3.2.1 RNA-Seq和拼接39-41
• 3.2.2 Unigenes功能注釋與分類41-42
• 3.2.3 干旱脅迫前后差異表達(dá)基因參與的代謝途徑分析42-44
• 3.2.4 蛋白編碼序列預(yù)測(cè)44-45
• 3.2.5 差異表達(dá)基因及其qRT-PCR驗(yàn)證45-48
• 3.2.6 干旱脅迫和復(fù)水下茶樹(shù)激素代謝及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)48-49
• 3.2.7 蛋白激酶、蛋白磷酸酶對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的響應(yīng)49
• 3.2.8 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的響應(yīng)49-50
• 3.2.9 干旱脅迫和復(fù)水下非結(jié)構(gòu)性碳水化合物和脯氨酸代謝變化50-51
• 3.2.10 干旱脅迫與復(fù)水下茶樹(shù)ABA調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)51-53
• 3.2.11 干旱脅迫與復(fù)水下5個(gè)耐旱相關(guān)基因的表達(dá)水平及其與相應(yīng)生理指標(biāo)之間的相關(guān)性53-55
• 3.3 討論55-59
• 3.3.1 茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)55-56
• 3.3.2 茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的轉(zhuǎn)錄調(diào)控56-57
• 3.3.3 茶樹(shù)對(duì)干旱脅迫和復(fù)水的滲透調(diào)節(jié)57
• 3.3.4 茶樹(shù)5個(gè)耐旱基因?qū)Ω珊得{迫及復(fù)水的響應(yīng)及作用57-59
• 第四章 茶樹(shù)ABA合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵酶基因克隆表達(dá)59-77
• 4.1 材料與方法59-66
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料、生境、脅迫處理及總RNA提取59
• 4.1.2 主要試劑59-60
• 4.1.3 目的基因cDNA的全長(zhǎng)克隆60-65
• 4.1.4 目的基因生物信息學(xué)分析65-66
• 4.1.5 目的基因qRT-PCR表達(dá)分析66
• 4.2 結(jié)果與分析66-75
• 4.2.1 目的基因cDNA全長(zhǎng)克隆66-67
• 4.2.2 目的基因編碼產(chǎn)物氨基酸序列分析67-71
• 4.2.3 氨基酸多序列相似性和同源性分析71-74
• 4.2.4 干旱脅迫及復(fù)水下兩個(gè)品種目的基因表達(dá)分析74-75
• 4.3 討論75-77
• 第五章 全文結(jié)論與展望77-79
• 5.1 全文結(jié)論77
• 5.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-94
• 致謝94-95
• 作者簡(jiǎn)歷95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：469190