苗期短日照对烟草发育进程及钙依赖蛋白激酶基因表达的影响

发布时间：2020-10-27 10:20

　　 烟草是我国重要的经济作物,以叶片为主要收获器官,其数量和内在品质直接影响经济价值。大田生产中,烤烟苗期易受低温和光照的影响而改变发育进程。为探究苗期短日照对烟草生长发育的影响和内在的响应机制,选择云烟85和兴烟1号作为材料,其中兴烟1号是由云烟85的田间突变株系选而来的多叶型品种,在四叶期分别进行8h/d(短日照)和12h/d(常规日照/对照)的日照处理,处理30d后一部分移栽到田间观察其生长发育过程,另一部分取茎尖用作基因芯片分析来筛选出与早花响应机制密切相关的候选基因,最后通过Real-Time PCR分析候选基因在处理过程中和处理结束后表达量的动态变化。研究结果如下:(1)通过对大田生育期和主要农艺性状的比较分析发现,苗期8h/d处理加快了烟株的发育进程,缩短了烟株的营养生长。具体表现为兴烟1号和云烟85两个品种的团棵期、现蕾期和中心花开放期都有不同程度的提前;在农艺性状上的表现为株高降低、有效叶片数减少、茎围和节距变小、最大叶长和最大叶宽变小。苗期8h/d处理对兴烟1号的影响大于云烟85,具体表现为兴烟1号各生育期的提前幅度大于云烟85,团棵期和现蕾期的主要农艺性状测量值降低幅度大于云烟85。(2)对短日照处理30d后的烟苗茎尖进行了表达谱基因芯片分析。相同品种在不同的光照处理下,云烟85和兴烟1号都有200个左右的差异表达基因被筛选出来,下调表达基因的数目比上调表达基因的数目多;在8h/d处理下,与兴烟1号相比,云烟85中检测到差异表达基因182个,上调表达基因数量约三倍于下调表达基因;在12h/d处理下,与兴烟1号相比,云烟85中检测到差异表达基因362个,上调表达基因数目近下调表达基因的两倍。对不同处理间筛选出的差异表达基因进行KEGG功能富集分析,在植物激素信号转导通路和钙信号通路中筛选到NtCDPK、NtCALM、NtPR1和NtMYC2共4个差异表达基因。苗期8h/d处理对云烟85中NtCDPK基因差异表达的诱导更为明显。苗期8h/d处理降低了NtCDPK基因在兴烟1号和云烟85茎尖中的表达,在12h/d处理下,NtCDPK基因在兴烟1号中的表达量低于其在云烟85中的表达量。(3)选择NtCDPK作为候选基因,对其基因家族的NtCPK4、NtCDPK5、NtCDPK6、NtCDPK7和NtCDPK14进行Real-Time PCR定量分析,结果表明,同一时期不同部位相比较,5个基因在根、茎尖和叶片中均有不同程度的表达。苗期短日照处理促进了NtCPK4和NtCDPK5在茎尖的表达,抑制了NtCDPK6、NtCDPK7和NtCDPK14在茎尖的表达。苗期短日照处理促进了NtCPK4、NtCDPK5和NtCDPK6在叶片的表达,抑制了NtCDPK7和NtCDPK14在叶片的表达。苗期短日照处理对NtCPK4和NtCDPK14在根中的表达没有明显的影响,对NtCDPK5在根中的表达有抑制作用,对NtCDPK6和NtCDPK7在根中的表达有促进作用。品种之间相比较,兴烟1号和云烟85在相同处理下的基因表达量云烟85整体大于兴烟1号。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S572
【部分图文】：

CDPK结构

第 3 章 苗期短日照处理条件下烟苗茎尖的基因表达谱分析A1、A2、A3 是兴烟 1 号 8h/d 的三个重复；B1、B2、B3 是兴烟 1 号 12h/d 的三个重复；C1、C2、C3 是云烟 85 8h/d 的三个重复；D1、D2、D3 是云烟 85 12h/d 的三个重复。Note: the red region of the map indicates that the gene expression is up regulated, and the green region indicates that the gene expression isdown regulated.A1, A2 and A3 are three repeats of Xingyan 1 8h/d, B1, B2, and B3 are the three repeats of Xingyan 1 12h/d, C1, C2, and C3 are threerepeats of Yunyan 85 8h/d, D1, D2, and D3 are three repeats of Yunyan 85 12h/d.3.2.2处理间基因芯片检测结果对兴烟 1 号以及云烟 85 不同处理下基因表达情况进行比较分析并绘制散点图。从图 3.2 可以看出，大多数基因在两种日照处理下的表达基本无差异，只有极少数的基因表达量有明显的上调或者下调。

强因子 MEF2B ，MADS-box 基因蛋白是与花的分生和花器官发育有关的。3.2.3不同品种间的基因芯片检测结果在苗期 8h/d 处理下，与兴烟 1 号相比，在云烟 85 中检测到有差异表达的基因182 个，其中有 137 个基因表达量上调，45 个基因表达量下调，上调表达基因数量是下调表达基因的三倍左右。从散点图 3.3 中可以看出大部分基因的表达差异都不明显，只有极少数基因的表达差异比较大。KEGG 功能富集没有找到有显著变化的通路，GO 功能富集得到 33 个信号通路，其中显著变化的信号通路有两条，分别是碳利用和细胞葡聚糖代谢的信号通路。在苗期 12h/d 处理下，与兴烟 1 号相比，在云烟 85 中检测到有差异表达的基因 362 个，有 225 个基因表达量上调，137 个基因表达量下调，上调表达基因数目近乎是下调表达基因的两倍。从散点图 3.3 中可以看出绝大部分基因的表达没有明显的差异，但是有少数基因的表达有较大的差异。通过 KEGG 功能富集分析找出了 118 个差异表达基因，但没有找到变化显著的信号通路。GO 功能富集得到了49 个信号通路，其中并没有变化显著的信号通路。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 鲁黎明;陈勇;鲁逸飞;李立芹;;低钾胁迫对烟草幼苗碳氮代谢基因表达谱的影响[J];中国烟草科学;2015年04期

2 李长宁;谢金兰;王维赞;梁强;李毅杰;董文斌;刘晓燕;杨丽涛;李杨瑞;;水分胁迫下甘蔗差异表达基因筛选及激素相关基因分析[J];作物学报;2015年07期

3 杨静;陈杰;陈建军;邓世媛;邱妙文;赵伟才;王维;;烤烟品种K326及其耐低温抗早花变异系基因表达谱分析[J];中国烟草科学;2015年02期

4 郭清源;丁松爽;刘国顺;李淑霞;;钾用量与灌溉量对不同土层钾素及烟叶钾含量的积累效应[J];中国烟草科学;2015年01期

5 王燃;许亚龙;李泽锋;卢鹏;孟利军;曹培健;;基于芯片数据的烟草qRT-PCR内参基因鉴定与验证[J];烟草科技;2015年02期

6 李春宏;付三雄;戚存扣;;应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因[J];植物学报;2014年03期

7 嵇常宇;;基因芯片技术及其应用[J];黑龙江生态工程职业学院学报;2014年02期

8 张渝文;;人工光照对植物开花影响的分析[J];灯与照明;2013年03期

9 刘丹;蔡高磊;张允政;范敬修;;烟草早花原因及其防治对策[J];农业灾害研究;2013年06期

10 徐超华;李军营;崔明昆;马二登;黄国宾;龚明;;延长光照时间对烟草叶片生长发育及光合特性的影响[J];西北植物学报;2013年04期

相关博士学位论文 前2条

1 王甲威;利用基因芯片分析小麦春化过程中茎尖基因表达谱的研究[D];山东农业大学;2009年

2 张美;烟草钙依赖型蛋白激酶生化及表达分析[D];武汉大学;2005年

相关硕士学位论文 前3条

1 朱俊;苗期低温诱导对烟草茎尖油菜素内酯含量及其受体基因表达的影响[D];西南大学;2016年

2 王小彦;低温诱导烟草早花相关因子的分析[D];河南农业大学;2009年

3 黄细松;白菜开花时间相关基因的分子标记及春化相关基因的克隆和表达分析[D];浙江大学;2006年

本文编号：2858390