小麦ABA依赖型和非ABA依赖型信号通路中干旱胁迫应答基因的鉴定与分析

发布时间：2020-03-21 07:31

【摘要】：干旱胁迫是影响小麦正常生长和生产的主要限制因素之一,对小麦的抗旱机理的研究显得日益重要。为了分析小麦中响应干旱胁迫的基因在ABA依赖型信号与非ABA依赖型信号通路的表达,本研究以“矮抗58”为材料,采用高通量测序技术筛选和鉴定响应干旱胁迫的基因,并对差异基因进行功能注释、代谢通路富集分析。主要结果如下:1、随机选择10条响应干旱胁迫的基因,采用qRT-PCR验证每条基因的转录表达水平,结果发现差异基因的表达趋势在荧光定量和转录组测序中存在着极高的相关性,说明转录组测序结果可靠,可用于后续进一步的分析。2、通过高通量测序技术对小麦幼苗在六种处理下的基因表达水平进行测定,通过组装和进一步筛选响应干旱胁迫的基因,在3 h时共发现4327条基因(log2Fold2),其中1338条基因属于ABA依赖型信号通路,2989条基因属于非ABA依赖型信号通路;在24 h时共发现5364条基因,其中1943条基因属于ABA依赖型信号通路,3421条基因属于非ABA依赖型信号通路。KEGG代谢通路分析发现,富集较多基因的代谢通路分别为内质网上的蛋白过程、植物激素信号转导、植物病原体互作通路、谷胱甘肽代谢通路等。3、响应干旱胁迫的基因中,共有1326条上调表达基因参与应激性调节。这些基因被富集到90个代谢通路中,其中在植物病原体互作通路中,共富集90条基因,并且主要存在于CaM/CML中;谷氨酸代谢通路中发现了56条上调表达基因,并且主要富集在GST中;此外,大量的植物激素响应干旱胁迫,如生长素、脱落酸、乙烯、茉莉酸、水杨酸等。4、在24 h时,共有5364条上调表达基因响应干旱胁迫,其中1943条上调表达基因存在于在ABA依赖型信号通路,3421条上调表达基因存在于非ABA依赖型信号通路中。代谢通路富集分析,发现共有1702条基因被map到101个代谢通路中。5、本研究共发现1889条持续上调表达的基因,它们被注释到70个代谢通路中,其中内质网上的蛋白过程富集了大量的基因,上调表达基因主要涉及到ERAD和泛素连接酶复合体的合成。6、本研究发现有55种转录因子参与小麦的干旱胁迫响应,并且在ABA依赖型和非ABA依赖型信号通路中均有发现。WRKY转录因子富集最多的基因,在3h和24h分别发现78和26条基因参与WRKY转录因子的表达;此外,AP2-EREBP、MYB、C2H2、NAC、bHLH等转录因子在响应干旱胁迫过程中均发挥着重要作用。
【图文】：

图 1 钙离子信号转导通路它们之间相互作用的激酶（CIPK）等，这些 Ca2+感受器被复杂的基因家族编码，，并构成了复杂的信号传递网络[38-40]。植物中进化保守的钙离子感受器-CaM 由较小的家族编辑，在拟南芥中共发现 7 条基因编码了 4 种 CaM（CaM1/4; CaM2/3/5

（1）干旱胁迫对小麦根系活力的影响不同程度的干旱胁迫会引起根系活力的改变，10 %和 15 % PEG-6000 的胁迫处理在0-36 h内对根系活力的影响如图3-1 所示。当PEG-6000浓度为10 %时，小麦幼苗的根系活力在 3 h 时轻微的升高，但并未达到显著水平，处理时间持续到 6 h 时，根系活力下降明显且低于对照组，在 18 h 根系活力降到最低，之后又有轻微的上升。15 % PEG-6000 干旱处理对根系活力造成的影响与 10 %PEG-6000 类似，即在 3 h 时轻微升高，在 6-18 h 之后降低。总之，不同程度的干旱处理对小麦的根系活力产生了显著的抑制作用。图 3-1 不同浓度 PEG-6000 处理对小麦根系活力的影响Fig 3-1 Effect of PEG-6000 on root activity of wheat seedling（2）50 μM 和 100 μMABA 处理对小麦根系活力的影响施加不同浓度的外源 ABA 会对植物的根系活力产生显著的影响
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.2;S512.1

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本文编号：2592993