燕麦响应碱胁迫的生理及分子机制研究
发布时间：2023-09-24 18:39
燕麦为重要的粮、饲兼用型作物。同时,燕麦耐盐碱,也是改良盐碱化土壤的重要作物。土壤盐碱化严重影响着世界各国的粮食生产及生态安全,而土壤碱化较土壤盐化危害更重。本文借助蛋白组学技术、非损伤微测技术等,研究燕麦不同生育时期、不同组织器官响应碱胁迫的生理及分子机制。主要研究结果如下:1.低浓度碱胁迫即可对燕麦产生很强的胁迫作用。“CO32--HCO3-”产生的缓冲液式的高pH,是碱胁迫的主要胁迫因素。这种胁迫引起多个跨膜质子转运载体显著下调表达,其它H+协同转运载体也发生显著差异表达,以此来维持细胞内、外pH及质子平衡。碱胁迫导致根部依赖H+的NO3-跨膜转运载体上调(平均最大上调2.9倍),并引起氮同化酶类显著上调表达;进一步通过非损伤微测技术研究发现,燕麦耐碱特性与其氮素吸收效率直接相关。碱胁迫下,燕麦组织累积大量Na,特别是根部;加之高pH胁迫,导致根部受胁迫最严重。碱胁迫抑制K+吸收,也使P、Fe等元素的吸收转运载体显著上调表达。2.碱胁迫严重抑制光合色素的合成,导致光合色素总量下降。敏感品种中叶绿素酸酯a加氧酶显著上调表达(最大上调8.3倍,处理后品种间差异9.39倍),使叶绿素a...
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
1 文献综述
1.1 燕麦概述
1.2 土壤盐、碱化概述
1.3 植物响应盐、碱胁迫的主要分子机理
1.3.1 Na+-K+平衡与转运
1.3.2 Na+的根细胞摄入
1.3.3 Na+跨液泡膜转运
1.3 .4 Na+木质部、韧皮部装载与外排
1.3.5 盐碱胁迫下植物的光合响应
1.3.6 盐碱胁迫下植物的蛋白质合成与糖代谢
1.3.7 盐碱胁迫下植物的抗氧化过程与抗逆蛋白
1.3.8 盐碱胁迫对禾本科植物穗的影响
1.4 质子外排、胞外/根际微环境pH
1.5 氮及其它元素吸收、转运
1.6 非模式生物蛋白组学研究与抗逆研究
2 选题意义、研究内容及技术路线
2.1 项目选题意义
2.2 研究内容及拟解决的关键问题
2.3 技术路线
3 燕麦幼苗响应碱胁迫的生理及分子机制
3.1 试验材料
3.2 试验方法
3.2.1 幼苗培养方法
3.2.2 燕麦幼苗盐、碱梯度处理试验
3.2.3 形态学指标及干鲜重的测定
3.2.4 离子含量及叶绿素含量测定
3.2.5 可溶性糖、可溶性蛋白、MDA以及抗氧化酶类含量测定
3.2.6 基于TMT技术的蛋白组检测分析
3.2.6.1 总蛋白提取及SDS-PAGE分析
3.2.6.2 样品制备(FASP酶解)、TMT标记及RP分级
3.2.6.3 LC-MS/MS分析及蛋白鉴定
3.2.6.4 GO功能注释及KEGG通路注释
3.2.6.5 蛋白质聚类分析
3.2.7 部分DEPs对应基因的表达量分析
3.2.8 离子流检测
3.2.9 数据分析及统计方法
3.3 试验结果
3.3.1 盐与碱对燕麦幼苗生长发育的影响
3.3.2 碱胁迫下燕麦幼苗生理生化响应
3.3.3 燕麦幼苗响应碱胁迫蛋白组表达分析
3.3.4 碱胁迫下DEPs对应基因表达量响应
3.3.5 碱胁迫下燕麦幼苗根部NO3
- NH4
+离子流响应
3.4 分析讨论与结论
3.4.1 碱胁迫对燕麦生长的影响
3.4.2 在碱胁迫下燕麦对H+、Na+等的吸收转运
3.4.3 碱胁迫下燕麦渗透调节
3.4.4 碱胁迫下燕麦氮素的吸收与同化过程
3.4.5 碱胁迫下ROSs的平衡与清除
3.4.6 碱胁迫下燕麦抗逆蛋白的响应
3.4.7 碱胁迫下燕麦的光合作用响应
3.4.8 碱胁迫下燕麦的基因表达调控、蛋白质合成与修复
4 燕麦抽穗期响应碱胁迫的生理及分子机制
4.1 试验材料
4.2 试验方法
4.2.1 燕麦盆苗种植培养方法
4.2.2 燕麦抽穗期盐、碱梯度处理试验
4.2.3 形态学指标及干鲜重的测定
4.2.4 离子含量及光合指标测定
4.2.5 基于Label-Free技术的蛋白组检测分析
4.2.5.1 总蛋白提取、SDS-PAGE分析及FASP酶解
4.2.5.2 质谱分析与鉴定
4.2.5.3 数据分析、GO功能注释与KEGG通路注释
4.2.5.4 蛋白质聚类分析
4.2.6 数据分析及统计方法
4.3 试验结果
4.3.1 碱对抽穗期燕麦生长的影响
4.3.2 碱对燕麦抽穗期生理及生化指标的影响
4.3.3 抽穗期燕麦叶对碱胁迫的分子响应
4.3.4 抽穗期燕麦穗对碱胁迫的分子响应
4.3.5 蛋白组GO、KEGG注释及富集分析
4.4 讨论分析与结论
4.4.1 碱胁迫对抽穗期燕麦生长发育的影响
4.4.2 碱胁迫下抽穗期燕麦Na+、K+含量变化
4.4.3 碱胁迫下抽穗期燕麦光合作用响应
4.4.4 碱胁迫下抽穗期燕麦蛋白合成响应
4.4.5 碱胁迫下抽穗期燕麦抗氧化物质响应与氧自由基清除
4.4.6 碱胁迫下抽穗期燕麦其它响应
4.4.7 碱胁迫下燕麦穗中DEPs变化特点
4.4.8 碱胁迫严重影响穗中氨基酸、碱基代谢
5 结论总结
5.1 缓冲液式的高pH是碱胁迫的首要胁迫因素
5.2 稳定、高效的捕光系统有利于燕麦耐碱
5.3 多种碳固定模式有助于燕麦耐碱
5.4 碱胁迫下高效的氮素吸收、同化系统有利于燕麦耐碱
5.5 碱胁迫下燕麦丰富的氧自由基清除系统
5.6 稳定的蛋白合成、加工系统有助于燕麦耐碱
5.7 碱胁迫下燕麦多种抗逆蛋白及次生代谢响应
5.8 碱胁迫下燕麦抗逆信号响应、表达调控及修复
5.9 创新点
6 项目展望
致谢
参考文献
作者介绍
本文编号：3848530
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
1 文献综述
1.1 燕麦概述
1.2 土壤盐、碱化概述
1.3 植物响应盐、碱胁迫的主要分子机理
1.3.1 Na+-K+平衡与转运
1.3.2 Na+的根细胞摄入
1.3.3 Na+跨液泡膜转运
1.3 .4 Na+木质部、韧皮部装载与外排
1.3.5 盐碱胁迫下植物的光合响应
1.3.6 盐碱胁迫下植物的蛋白质合成与糖代谢
1.3.7 盐碱胁迫下植物的抗氧化过程与抗逆蛋白
1.3.8 盐碱胁迫对禾本科植物穗的影响
1.4 质子外排、胞外/根际微环境pH
1.5 氮及其它元素吸收、转运
1.6 非模式生物蛋白组学研究与抗逆研究
2 选题意义、研究内容及技术路线
2.1 项目选题意义
2.2 研究内容及拟解决的关键问题
2.3 技术路线
3 燕麦幼苗响应碱胁迫的生理及分子机制
3.1 试验材料
3.2 试验方法
3.2.1 幼苗培养方法
3.2.2 燕麦幼苗盐、碱梯度处理试验
3.2.3 形态学指标及干鲜重的测定
3.2.4 离子含量及叶绿素含量测定
3.2.5 可溶性糖、可溶性蛋白、MDA以及抗氧化酶类含量测定
3.2.6 基于TMT技术的蛋白组检测分析
3.2.6.1 总蛋白提取及SDS-PAGE分析
3.2.6.2 样品制备(FASP酶解)、TMT标记及RP分级
3.2.6.3 LC-MS/MS分析及蛋白鉴定
3.2.6.4 GO功能注释及KEGG通路注释
3.2.6.5 蛋白质聚类分析
3.2.7 部分DEPs对应基因的表达量分析
3.2.8 离子流检测
3.2.9 数据分析及统计方法
3.3 试验结果
3.3.1 盐与碱对燕麦幼苗生长发育的影响
3.3.2 碱胁迫下燕麦幼苗生理生化响应
3.3.3 燕麦幼苗响应碱胁迫蛋白组表达分析
3.3.4 碱胁迫下DEPs对应基因表达量响应
3.3.5 碱胁迫下燕麦幼苗根部NO3
- NH4
+离子流响应
3.4 分析讨论与结论
3.4.1 碱胁迫对燕麦生长的影响
3.4.2 在碱胁迫下燕麦对H+、Na+等的吸收转运
3.4.3 碱胁迫下燕麦渗透调节
3.4.4 碱胁迫下燕麦氮素的吸收与同化过程
3.4.5 碱胁迫下ROSs的平衡与清除
3.4.6 碱胁迫下燕麦抗逆蛋白的响应
3.4.7 碱胁迫下燕麦的光合作用响应
3.4.8 碱胁迫下燕麦的基因表达调控、蛋白质合成与修复
4 燕麦抽穗期响应碱胁迫的生理及分子机制
4.1 试验材料
4.2 试验方法
4.2.1 燕麦盆苗种植培养方法
4.2.2 燕麦抽穗期盐、碱梯度处理试验
4.2.3 形态学指标及干鲜重的测定
4.2.4 离子含量及光合指标测定
4.2.5 基于Label-Free技术的蛋白组检测分析
4.2.5.1 总蛋白提取、SDS-PAGE分析及FASP酶解
4.2.5.2 质谱分析与鉴定
4.2.5.3 数据分析、GO功能注释与KEGG通路注释
4.2.5.4 蛋白质聚类分析
4.2.6 数据分析及统计方法
4.3 试验结果
4.3.1 碱对抽穗期燕麦生长的影响
4.3.2 碱对燕麦抽穗期生理及生化指标的影响
4.3.3 抽穗期燕麦叶对碱胁迫的分子响应
4.3.4 抽穗期燕麦穗对碱胁迫的分子响应
4.3.5 蛋白组GO、KEGG注释及富集分析
4.4 讨论分析与结论
4.4.1 碱胁迫对抽穗期燕麦生长发育的影响
4.4.2 碱胁迫下抽穗期燕麦Na+、K+含量变化
4.4.3 碱胁迫下抽穗期燕麦光合作用响应
4.4.4 碱胁迫下抽穗期燕麦蛋白合成响应
4.4.5 碱胁迫下抽穗期燕麦抗氧化物质响应与氧自由基清除
4.4.6 碱胁迫下抽穗期燕麦其它响应
4.4.7 碱胁迫下燕麦穗中DEPs变化特点
4.4.8 碱胁迫严重影响穗中氨基酸、碱基代谢
5 结论总结
5.1 缓冲液式的高pH是碱胁迫的首要胁迫因素
5.2 稳定、高效的捕光系统有利于燕麦耐碱
5.3 多种碳固定模式有助于燕麦耐碱
5.4 碱胁迫下高效的氮素吸收、同化系统有利于燕麦耐碱
5.5 碱胁迫下燕麦丰富的氧自由基清除系统
5.6 稳定的蛋白合成、加工系统有助于燕麦耐碱
5.7 碱胁迫下燕麦多种抗逆蛋白及次生代谢响应
5.8 碱胁迫下燕麦抗逆信号响应、表达调控及修复
5.9 创新点
6 项目展望
致谢
参考文献
作者介绍
本文编号：3848530
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