芥菜响应镉胁迫的生理和转录组研究

发布时间：2017-08-18 17:47

  本文关键词：芥菜响应镉胁迫的生理和转录组研究

  更多相关文章： 芥菜(Brassica juncea) 镉(Cd) 光合特性 抗氧化酶 高通量测序

【摘要】：芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属植物,是一类重要蔬菜作物。近年来研究表明芥菜是一种较为理想的修复Cd污染土壤的植物。因此,研究芥菜抗Cd胁迫的机制对应用芥菜于Cd污染土壤修复和培育低富集的芸薹属植物具有重要的意义。本实验以芥菜为材料,研究不同浓度的Cd处理对其幼苗生长特性、Cd吸收和积累的特点、养分吸收、光合特性以及抗氧化酶系统的影响,运用高通量测序技术对芥菜转录组进行分析,初步探讨了芥菜响应Cd胁迫的分子机理。20mg/kg-100mg/kg Cd胁迫抑制了芥菜的生长,显著减少了其幼苗的生物量、根系的伸长生长。芥菜植株同一器官不同Cd处理浓度其Cd含量差异显著。Cd胁迫降低了芥菜Mn和Mg含量,抑制了Ca和Zn向地上部转运,叶片中Fe含量下降。Cd胁迫影响了芥菜的光合作用,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著下降,胞间CO2浓度(Ci)先下降后上升。三个处理最大荧光(Fm)、PSII实际光化学量子效率(ΦPSII)均下降。芥菜叶绿素a和b含量都下降,但叶绿素a受到的影响更大。Cd胁迫下植物会产生氧自由基,抗氧化酶系统在一定程度上能够将其清除。植株中MDA含量显著上升,SOD、POD、GR和APX酶的活性上升,而CAT酶活性下降。芥菜转录组测序共获得115 228条序列,平均长度为986 bp,GO功能分类结果显示Uni Gene主要参与了生物过程中的代谢过程、细胞过程和单一有机体过程,细胞组分的细胞、细胞器、细胞部分,以及分子功能的结合和催化活性。其中,镉胁迫下,在根和叶中表达同时上调的基因有23个,下调的有57个,这些基因的功能主要是叶绿素A/B结合蛋白(chlorophyll A/B binding protein),丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(Serine/threonine phosphatases),C2H2型锌指(C2H2-type zinc finger),磷酸丙糖转运蛋白家族(Triose-phosphate Transporter family),磷酸诱导蛋白1保守区(Phosphate-induced protein 1 conserved region),谷胱甘肽S转移酶(Glutathione S-transferase),甘油磷酸二酯酶家族(Glycerophosphoryl diester phosphodiesterase family),转录调控因子(DNA-binding domain found in transcription regulators),植物转座子蛋白(Plant transposon protein),胡豆合成酶(Strictosidine synthase),糖基水解酶家族17(Glycosyl hydrolases family 17),三磷酸腺苷硫酸化酶(ATP sulfurylase)。
【关键词】：芥菜(Brassica juncea) 镉(Cd) 光合特性 抗氧化酶 高通量测序
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X173;S637
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-20
• 1.1 植物对镉的吸收、转运和分布10-14
• 1.1.1 植物对镉的吸收和转运10-12
• 1.1.2 植物体内镉的分布情况12-14
• 1.2 镉胁迫对植物光合特性的影响14
• 1.3 植物耐镉胁迫的机理14-17
• 1.3.1 区室化作用15
• 1.3.2 抗氧化机制15-16
• 1.3.3 植物螯合作用16-17
• 1.4 镉胁迫响应相关的基因17-18
• 1.5 研究目的与意义18-20
• 第二章 镉胁迫对芥菜生长及镉和养分吸收的影响20-28
• 2.1 实验材料21
• 2.2 实验设计21-22
• 2.2.1 根长、株高与干重的测定21-22
• 2.2.2 镉含量的测定22
• 2.2.3 营养元素的测定22
• 2.3 结果与分析22-25
• 2.3.1 镉胁迫对芥菜幼苗根长和株高的影响22-23
• 2.3.2 镉胁迫对芥菜幼苗生物量的影响23
• 2.3.3 芥菜植株内镉的分布23-24
• 2.3.4 镉胁迫对芥菜根系和叶片中营养元素含量的影响24-25
• 2.4 讨论25-28
• 第三章 镉胁迫对芥菜光合特性的影响28-36
• 3.1 实验材料28-29
• 3.2 实验方法29-30
• 3.2.1 光合作用的测定29
• 3.2.2 叶绿素荧光参数的测定29
• 3.2.3 叶绿素含量的测定29-30
• 3.3 结果与分析30-33
• 3.3.1 镉胁迫对芥菜功能叶片光合特性的影响30-31
• 3.3.2 镉胁迫对芥菜功能叶片叶绿素荧光参数的影响31-32
• 3.3.3 镉胁迫对芥菜功能叶片叶绿素含量的影响32-33
• 3.4 讨论33-36
• 第四章 镉胁迫对芥菜膜脂过氧化及抗氧化酶系统的影响36-44
• 4.1 实验材料36
• 4.2 实验方法36-38
• 4.2.1 试剂36-37
• 4.2.2 丙二醛含量的测定37
• 4.2.3 抗氧化酶系统活性的测定37-38
• 4.2.3.1 SOD酶活性的测定37
• 4.2.3.2 APX酶活性的测定37
• 4.2.3.3 POD酶活性的测定37-38
• 4.2.3.4 GR酶活性的测定38
• 4.2.3.5 CAT酶活性的测定38
• 4.3 结果与分析38-43
• 4.3.1 镉胁迫对芥菜叶片中丙二醛含量的影响38-39
• 4.3.2 镉胁迫对芥菜幼苗叶片抗氧化酶系统活性的影响39-41
• 4.3.3 镉胁迫对芥菜根系中丙二醛含量的影响41
• 4.3.4 镉胁迫对芥菜幼苗根系中抗氧化酶系统活性的影响41-43
• 4.4 讨论43-44
• 第五章 镉胁迫的转录组分析44-54
• 5.1 实验材料44
• 5.2 实验方法44-47
• 5.2.1 RNA的提取和质检44-45
• 5.2.2 转录组测序45
• 5.2.3 序列拼接45-46
• 5.2.4 GO功能分类及COG功能分类46
• 5.2.5 差异表达基因显著性富集分析46-47
• 5.3 结果与分析47-53
• 5.3.1 样本质检及测序结果47-49
• 5.3.2 拼接序列分析49
• 5.3.3 GO功能分类和COG功能分类49-51
• 5.3.4 差异表达基因统计51
• 5.3.5 差异表达基因的显著性富集分析51-53
• 5.4 讨论53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 主要结果54
• 6.2 研究展望54-56
• 参考文献56-66
• 致谢66-68
• 附录A (攻读学位期间发表论文及申请专利)68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李贺;连海峰;刘世琦;于新会;孙亚丽;郭会平;;镉胁迫对大蒜苗生理特性的影响及施钙的缓解效应[J];应用生态学报;2015年04期

2 孙盛;刘东华;;镉胁迫对黄瓜幼苗叶片生理特性的影响[J];天津师范大学学报(自然科学版);2015年01期

3 鄂志国;张玉屏;王磊;;水稻镉胁迫应答分子机制研究进展[J];中国水稻科学;2013年05期

4 陈爱葵;王茂意;刘晓海;曾小龙;;水稻对重金属镉的吸收及耐性机理研究进展[J];生态科学;2013年04期

5 陈辰;何小定;秦金舟;刘桂华;;4种含笑叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm特性的比较[J];安徽农业大学学报;2013年01期

6 高伟;魏虹;贾中民;田晓峰;;香根草对镉胁迫的光合响应[J];西南师范大学学报(自然科学版);2012年10期

7 郑爱珍;;镉胁迫对芥蓝根系质膜过氧化及ATPase活性的影响[J];生态学报;2012年02期

8 于方明;刘可慧;刘华;邓华;周振明;陈朝述;李明顺;;镉污染对水稻不同生育期抗氧化系统的影响[J];生态环境学报;2012年01期

9 李耕;张善平;刘鹏;高辉远;王敬锋;刘晨旭;董树亭;张吉旺;;镉对玉米叶片光系统活性的影响[J];中国农业科学;2011年15期

10 李鹏;葛滢;吴龙华;沈丽波;谭维娜;骆永明;;两种籽粒镉含量不同水稻的镉吸收转运及其生理效应差异初探[J];中国水稻科学;2011年03期

，

本文编号：695923