高温干旱复合胁迫下水稻的应答响应

发布时间：2020-05-22 17:10

【摘要】：高温和干旱是影响粮食产量主要的两个因素,高温和干旱常常相伴发生,对农作物产生复合胁迫,与单一胁迫相比复合胁迫通常会出现协同效应或拮抗效应,而水稻对高温干旱复合胁迫响应的机理尚未明确。本文以耐热性水稻品种Nagina22-19379(N22)为材料,研究水稻应答高温干旱复合胁迫的生理和分子机制。本论文的研究结果如下:(1)以N22为材料,在水稻生殖生长期分别进行3,5,7,9,14天的高温干旱复合胁迫,通过对不同胁迫处理下水稻剑叶中保护酶活性、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸和激素等生理指标的测定。结果表明:高温干旱复合胁迫下,水稻叶片中的保护酶SOD和POD的活性降低,降低了水稻的抗氧化能力;水稻内源激素中IAA、ZT和GA含量下降,而ABA和SA含量上升;水稻叶片游离脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖含量下降,丙二醛含量上升。(2)采用高通量测序技术,分析了N22高温干旱复合胁迫下处理组(FH)和正常生长对照组(CK)两个小RNA文库,鉴定出了494个保守的miRNA、1458个新的miRNA以及48个差异显著表达的miRNA。(3)利用生物信息学对显著性差异的miRNA分别进行靶基因预测,共预测得到1087个靶基因,对预测的靶基因进行了GO和Pathway的功能富集。并选取5对miRNA及其靶基因(osa-miR414/LOC_Os02g41680、osa-miR394/LOC_Os02g54140、osa-miR397b/LOC_Os08g35210、osa-miR5078/LOC_Os03g40540、osa-miR396d/LOC_Os02g53690)进行荧光定量PCR检测,结果显示:检测的5个miRNA的表达结果与测序结果一致,同时miRNA表达与其靶基因呈负调控关系。本研究对水稻剑叶在高温干旱复合胁迫下生理生化指标进行了检测,利用高通量测序获得了一批与高温干旱复合胁迫应答相关的miRNA;利用生物信息学对其靶标基因进行了预测,并进行了靶标基因的功能注释和富集分析;最后用实时荧光PCR技术对5个差异的miRNA及其靶基因进行验证,实验结果表明结果与测序结果一致,并呈负调控关系。
【图文】：

NA 经过转录、加工成熟和功能复合体装配这 3 个主要步A 基因最初在核内由 RNA 聚合酶 II 作用生成 pri-miRNA。 exportin 5 的作用下被输送致细胞质中。在加工成熟阶段CL1 和 HYL1 蛋白的帮助下，完成两次剪切步骤而生成[32]同源蛋白对前体 3' 端的碱基突出信号进行识别，将前体1 和 SERRATE 两个蛋白酶的协助下[35-36]，剪切成 miRNA:mi甲基酶的作用下完成甲基化。双链在解旋酶（Helicase）降解，miRNA 单链与蛋白形成沉默复合体(RISC)进行降。

图 2-1 高温干旱复合胁迫下水稻叶片 SOD 和 POD 活性的变化(A)高温干旱复合胁迫下水稻叶片 SOD 活性的变化(B)高温干旱复合胁迫下水稻叶片 POD 活性的变化Fig.2-1 Changes of SOD and POD activity of rice leaves under the combined stress of high temperature and drough(A)Changes of SOD activity of rice leaves under the combined stress of high temperature and drought(B)Changes oPOD activity of rice leaves under the combined stress of high temperature and drought2.2 高温干旱复合胁迫对水稻叶片渗透调节物质的影响植物在逆境胁迫下膜脂常常会发生过氧化作用生成 MDA 产物，MDA 的积累量可被看做细胞膜过氧化作用强弱和质膜破坏程度的指标[128]。水稻的高温干旱迫能够诱导氧化胁迫从而导致水稻细胞膜脂氧化和膜结构的破坏，同时水稻叶片的 MDA 就会积累增加。本实验中随着高温干旱复合胁迫天数的增加，水稻叶片的 MDA 含量是呈现增长的趋势（图 2-2A），，并在第九天达到最高值，说明随着合胁迫时间的延长水稻细胞膜脂氧化程度越高，细胞膜被破坏的程度越大。可溶性糖和可溶性蛋白都是植物细胞内重要的渗透调节物质。可溶性糖在细
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511

【参考文献】

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本文编号：2676324