瑞香狼毒对根际微生物群落的影响及在干旱胁迫下狼毒蛋白表达谱的变化

发布时间：2019-12-01 20:02

【摘要】：瑞香狼毒属于瑞香科狼毒属,是我国西部草原上蔓延的一种主要毒害草。狼毒全株有毒,牛羊一般不主动采食,但在返青期有时会发生误食,造成牛羊的中毒甚至死亡。瑞香狼毒具有很强的生态竞争力,其蔓延的草场往往会出现其它优质牧草的退化,给广大牧民带来极大的经济损失。本文主要进行了两方面的工作：第一部分利用土壤宏基因测序法研究了瑞香狼毒生长对其根际土壤菌群结构的影响；第二部分利用双向电泳法研究狼毒在干旱胁迫下蛋白表达的变化,并通过光合仪测定了干旱胁迫过程中狼毒叶片光合指标的变化。这些工作主要取得了以下成果：1.对比瑞香狼毒根际和周围非瑞香狼毒根际土壤微生物宏基因测序结果发现,狼毒的生长对根际的细菌群落并没有明显影响。但是对根际真菌群落的组成影响显著。在门水平对比狼毒根际和非根际的真菌群落结构,子囊菌门在非根际土中占总测序真菌丰度的60%以上,但在根际土中占比超过60%的却是担子菌门真菌。从种属的水平对比,担子菌门珊瑚菌属的真菌在狼毒根际土中丰度占比超过30%,子囊菌门Archaeorhizomyces属的真菌丰度占比接近10%。而这两类真菌在非根际土中含量却几乎可以忽略不计。说明狼毒生长与这两类菌有密切联系。2.对瑞香狼毒进行干旱胁迫处理,发现其最大净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都随着干旱胁迫时间延长而降低,而胞间C02浓度随着干旱胁迫时间延长上升。叶绿素荧光指标Fv/Fm、Fv'/Fm'、ETR等也随着干旱胁迫时间增加而减小,NPQ随着干旱的时间延长上升。这与一般植物干旱胁迫下的光合变化趋势基本相同,可以尝试利用光合测量去研究自然界狼毒受到干旱的胁迫程度。3.对比干旱胁迫前后瑞香狼毒的蛋白表达谱,并通过液质联用的方法鉴定出了19种差异表达蛋白。其中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基、叶绿素a-b结合蛋白两个在光合作用中的关键蛋白在干旱胁迫后表达量明显下调,与光合测量中净光合速率大幅下降结果相符。糖酵解的关键酶果糖激酶和能量合成关键酶ATP合酶也在干旱胁迫后表达量明显下调,说明干旱胁迫对狼毒体内一些基本代谢也产生了影响。而CIP蛋白水解酶和蛋白酶体这两个与植物细胞内损伤及错配蛋白清除有密切关系的蛋白在干旱后表达明显上调,说明在干旱胁迫后狼毒为了防止损伤蛋白对自身进一步的伤害,而增加了这类蛋白的表达,是一种自我保护机制。甲酸脱氢酶在干旱胁迫后的蛋白表达谱中特异表达,这种酶能够通过调控甲酸的氧化来影响线粒体和叶绿体的蛋白合成、核苷酸合成及维生素代谢等过程,在植物应对胁迫的过程中起到重要作用。而类PP2C结构域蛋白激酶也在胁迫后的蛋白表达谱中特异表达,它通过可逆磷酸化在植物的细胞信号转导过程和应答胁迫方面起到重要作用。大部分的蛋白激酶基因都能够被干旱、低温、高盐、紫外灯胁迫因子激活,从而介导蛋白磷酸化,提高植物应对胁迫的能力。
【图文】：

曲线,测序,细菌,曲线

图２．３真菌ＩＴＳ测序稀释曲线逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋ｆｕｎｇａｌ邋ＩＴＳ邋ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ邋ｄｉｌｕｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ逡逑由上面两图可以发现，本次１６ＳｒＤＮＡ和ＩＴＳ测序的稀释曲线到后面都趋于平缓可以说明两次测序最终数据量都已经达到基本合理的水平，能够进行进一步分析。逡逑Ｓｈａｎｎｏｎ指数（Ｓｈａｎｎｏｎ＇ｓ邋ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ邋ｉｎｄｅｘ）是考虑样品中分类总数和每个分类所占比Ｓｈａｎｎｏｎ指数为０时代表样品中仅有１个物种，Ｓｈａｎｎｏｎ指数越大相应物种多样性也越高。绘制的Ｓｈａｎｎｏｎ曲线中，曲线逐渐平坦也能够说明数据量已经足够大，能够反样品中大多数物种信息。逡逑１３逡逑

曲线,侧序,细菌,曲线

图２．５真菌ＩＴＳ测序Ｓｈａｎｎｏｎ指数曲线逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．５邋Ｆｕｎｇａｌ邋ＩＴＳ邋ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ邋Ｓｈａｎｎｏｎ邋ｉｎｄｅｘ邋ｃｕｒｖｅ逡逑从上面两图可以看出，，两组测序Ｓｈａｎｎｏｎ指数曲线在后面都趋于平缓，说明测序逡逑的数据量能够满足后续分析要求。且由图２．４可以发现６个样品的细菌种群多样性差异逡逑很小，且瑞香狼毒根际土壤和非根际土壤没有明显差别。而从图２．５可以发现代表瑞香逡逑狼毒根际土的ＲＳ１．１，ＲＳ１．２，ＲＳ１．３的真菌菌群多样性明显低于代表非根际土的ｎＲＳＩ．１，逡逑ｎＲＳＩ．２，邋ｎＲＳＩ．３。逡逑２．３．２邋Ｂｅｔａ多样性指数分析逡逑多样品比较分析（ＢｅｔａＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）是指比较多个样品之间微生物群落的构成。把所逡逑有样品的ＯＴＵｓ丰度信息和样品注释归类合并，得到物种丰度信息表，再计算Ｂｒａｙ－Ｃｕｒｔｉｓ逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S452;S154.3

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