梅花响应低温胁迫的生理变化和基因表达模式研究

发布时间：2022-10-19 12:37

　　梅花（Prunus mume Sieb.＆Zucc.）作为传统名花,深受国人喜爱。梅花自古栽培分布于黄河以南,在更北地区种植则受低温的限制。基于持续的耐寒品种选育和区域试验工作,对梅花耐寒机制的研究不断深入,但梅花响应越冬低温胁迫的分子机理尚不明确。本研究对7个梅花品种进行了多年多区域的田间评价,对4个梅花品种进行了低温胁迫生理实验,在此基础上选择‘送春’为材料,在三个试验点的越冬时期三个时间点分别取样进行了转录组学研究,系统阐述了梅花越冬过程中响应低温胁迫的生理变化及基因表达模式。主要结果如下:（1）田间评价结果表明,参试远缘杂交品种中‘燕杏’梅耐寒性最强（-31.4℃）,‘送春’（-29.1℃）、‘丰后’和‘淡丰后’次之,‘美人’梅耐寒性最弱。低温胁迫生理实验表明,‘送春’、‘美人’梅、‘三轮玉蝶’和‘小红朱砂’的耐寒性依次减弱。胁迫过程中,‘送春’的相对电导率和MDA含量都低于‘小红朱砂’,表明耐寒性强的品种膜损伤程度更低。梅花可通过提高细胞可溶性糖含量和保护酶（SOD、POD和CAT）活性响应低温胁迫。（2）选择耐寒性较强且在三个试验点越冬表现有差异的‘送春’为材料测序,进行秋... 

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
1 引言
    1.1 植物耐寒性时空动态变化
        1.1.1 时间序列上植物越冬的冷锻炼/脱锻炼过程
        1.1.2 空间分布上植物对不同环境的冷适应
    1.2 植物响应冷胁迫的分子机理
        1.2.1 植物感知冷信号
        1.2.2 参与冷信号转导的信使分子
        1.2.3 ICE-CBF低温信号途径
        1.2.4 不依赖于CBF的低温信号途径
        1.2.5 冷响应基因的研究
    1.3 应用转录组测序技术研究植物低温胁迫响应
        1.3.1 转录组学研究的试验设计
        1.3.2 低温诱导的转录变化
    1.4 梅花耐寒性研究进展
        1.4.1 梅花耐寒性特点
        1.4.2 梅花耐寒机制的研究
    1.5 梅花的北移驯化和区域试验
        1.5.1 历史时期梅花的分布范围及北移驯化的尝试
        1.5.2 耐寒梅花品种在“三北”地区的区域试验
    1.6 研究目的、意义、内容和技术路线
        1.6.1 研究目的和意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 研究技术路线
2 梅花品种的耐寒性评价和对低温胁迫的生理响应研究
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验点基本情况
        2.1.2 试验材料
        2.1.3 田间试验方法
        2.1.4 低温胁迫下梅花的生理响应实验方法
    2.2 结果与分析
        2.2.1 各试验点梅树越冬的田间评价
        2.2.2 人工控制条件下梅花对低温胁迫的生理响应
    2.3 讨论
        2.3.1 梅花在“三北”地区的露地越冬
        2.3.2 低温胁迫对梅花生理指标的影响
        2.3.3 ‘送春’在北京、赤峰、公主岭三地的越冬性差异
    2.4 小结
3 基于RNA-seq的梅花响应低温胁迫的基因表达模式研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 试验点基本情况
        3.1.3 试验点的日温度测定
        3.1.4 取样点选择
        3.1.5 取样部位与方法
        3.1.6 测序流程与方法
        3.1.7 差异表达基因分析方法
        3.1.8 转录组测序数据的RT-qPCR验证实验
        3.1.9 室内控制条件下梅花ICE和 CBF基因低温响应的表达分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 越冬期间的日温度变化
        3.2.2 差异表达基因的比较分析
        3.2.3 差异表达基因的GO富集分析
        3.2.4 差异表达基因的KEGG通路富集分析
        3.2.5 冷锻炼和脱锻炼时期低温胁迫响应的关键基因鉴定与分析
        3.2.6 转录组数据的RT-qPCR验证
    3.3 讨论
    3.4 小结
4 梅花TIFY家族的全基因组鉴定和低温响应分析
    4.1 材料与方法
        4.1.1 多物种TIFY基因家族成员鉴定
        4.1.2 系统进化分析
        4.1.3 基因结构和Motif分析
        4.1.4 染色体定位
        4.1.5 基因复制分析
        4.1.6 基于RNA-seq的梅花TIFY基因在不同组织和低温逆境的表达分析
        4.1.7 基于RT-qPCR的梅花JAZ基因低温响应的表达分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 梅花和拟南芥、苹果、杏的TIFY基因家族的成员鉴定
        4.2.2 梅花和拟南芥、苹果、杏的TIFY系统进化分析
        4.2.3 梅花TIFY基因结构和保守基序分析
        4.2.4 梅花TIFY基因染色体定位和基因复制分析
        4.2.5 基于RNA-seq的梅花TIFY基因在不同器官中的表达分析
        4.2.6 基于RNA-seq的梅花TIFY基因表达分析
        4.2.7 基于RT-qPCR的梅花JAZ基因在低温胁迫下的表达分析
    4.3 讨论
    4.4 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 特色与创新点
    5.3 展望
参考文献
个人简介
第一导师简介
第二导师简介
获得成果目录清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]金花茶对低温胁迫的生理响应及耐寒性分析[J]. 张武君,刘保财,赵云青,黄颖桢,陈菁瑛.  核农学报. 2020(02)
[2]植物羧酸酯酶的结构、表达调控及生物功能研究进展[J]. 刘建光,赵贵元,赵俊丽,耿昭,王永强,张寒霜.  作物杂志. 2018(03)
[3]F-box蛋白家族在植物抗逆响应中的作用机制[J]. 贾琪,孙松,孙天昊,林文雄.  中国生态农业学报. 2018(08)
[4]解析植物冷信号转导途径:植物如何感知低温[J]. 段志坤,秦晓惠,朱晓红,宋纯鹏.  植物学报. 2018(02)
[5]植物糖基转移酶基因的分离方法及其生物学功能研究进展[J]. 罗燕,刘小刚,周志钦.  生物技术通报. 2016(12)
[6]植物感知季节变换的机制[J]. 郭晓玉,徐云远,刘栋峰,罗伟,种康.  科技导报. 2016(13)
[7]木本植物抗寒性概述(综述)[J]. 郭学民,刘建珍,刘永军,肖啸,高荣孚.  亚热带植物科学. 2014(04)
[8]梅花PmICE1基因的克隆及低温条件下的表达[J]. 曹宁,张启翔,郝瑞杰,徐宗大,王涛,杨炜茹.  东北林业大学学报. 2014(04)
[9]作物遗传育种研究进展Ⅰ.作物驯化[J]. 刘忠松.  作物研究. 2014(01)
[10]梅花CBF转录因子的克隆及表达[J]. 张杰,张启翔,杨炜茹.  西北植物学报. 2012(08)

博士论文
[1]梅花花芽休眠解除分子调控机制研究[D]. 张智勇.北京林业大学 2018
[2]梅花DAM与CBF基因在花芽休眠中的功能分析[D]. 周育真.北京林业大学 2017
[3]不同梅花品种CBF/DREB1同源基因的克隆及功能分析[D]. 彭婷.华中农业大学 2016
[4]茶树糖类相关基因的挖掘及其在茶树冷驯化中的表达研究[D]. 岳川.中国农业科学院 2015
[5]低温诱导栽培番茄、多毛番茄和类番茄茄的转录组分析[D]. 陈宏宇.东北农业大学 2015
[6]野生百合卷丹（Lilium lancifolium）响应低温信号的分子机制研究[D]. 王晶懋.北京林业大学 2015
[7]梅花脱水素基因家族的克隆与功能分析[D]. 杜栋良.北京林业大学 2013
[8]川、滇、藏、黔野梅种质资源调查和梅花抗寒品种区域试验的研究[D]. 李庆卫.北京林业大学 2010
[9]抗寒梅花品种区域试验及离体培养的研究[D]. 张秦英.北京林业大学 2004



本文编号：3693377