绿叶挥发物和组蛋白H3K4甲基化在茶树干旱胁迫响应中的功能研究

发布时间：2020-05-28 15:24

【摘要】：茶树是我国南方重要的经济作物。干旱等各种逆境胁迫经常会影响茶树生长,导致茶叶的品质和产量下降,甚至是茶树的大面积死亡。目前茶树的抗旱研_(题发通性物过质干代旱谢处途理径下)~(究机主理要,而集挥中发于性形物态质变),~(和化组和蛋光白合甲作基用化、渗修透饰压对调干节旱物胁质迫等的生调理控生作化用变研化究及较相少关。本分课子)_(的实转时录定组量数P据CR和(挥qR发T-P性C成R分)验分证析关筛键选催响化应酶茶的树基干因旱表胁达迫情的况挥,)ta利用挥发性物质对茶苗进行预处理,探究其在茶树干旱胁迫响应中的功能,利用外源ABA、挥发性物质喷施等方法,研究绿叶挥发物的分子调控途径;同时,通过CDS全长序列克隆、拟南芥野生型过表达、拟南芥突变体功能互补,对茶树组蛋白H3K4甲基化转移酶基因(CsATX4)在干旱胁迫下的功能进行探究。研究结果如下:(1)茶苗经7天的干旱处理后,叶片的挥发物总量显著降低,然而顺-3-己烯醇、反-2-己烯醛以及水杨酸甲酯有不同程度积累。通过转录组数据分析发现,亚麻酸降解途径和水杨酸甲酯途径都被激活,qRT-PCR分析进一步证实干旱处理诱导13-脂氧合酶(13-lipoxygenase,13-LOX)、氢过氧化物裂解酶(hydroperoxide lyase,HPL)、乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)、己烯醛异构酶(hexenal isomerase,HI)以及水杨酸生物合成相关基因(NPR1、TGA)的表达。挥发性物质预处理实验结果表明,外源顺-3-己烯醇预处理显著提高茶树耐旱性并促进叶片气孔闭合,然而反-2-己烯醛和水杨酸甲酯则没有这种功能。qRT-PCR分析表明,外源ABA处理不能诱导顺-3-己烯醇生物合成相关酶基因的表达。干旱和外源顺-3-己烯醇处理都能上调DREB2A-2的表达,表明DREB2A-2可能是茶树干旱胁迫响应中ABA非依赖途径的关键转录因子。而且,外源顺-3-己烯醇在24 h内显著诱导特定LOX和ADH基因的表达,表明顺-3-己烯醇生物合成存在正反馈调节。(2)利用茶树的基因组和转录组数据,鉴定拟南芥ATX4的同源基因,分析CsATX4-1和CsATX4-2的蛋白结构域,利用进化树分析各物种ATX4蛋白的进化关系,克隆CsATX4-1和CsATX4-2基因的CDS全长序列,构建过表达载体转入野生型和atx4突变型拟南芥,经筛选鉴定,都获得5个T_3代纯合株系。其中,CsATX4-1和CsATX4-2基因的野生型过表达拟南芥都表现出不耐旱的表型。
【图文】：

绿叶挥发物的生物合成途径（Ameye et al 2018ynthetic pathway of green leaf volatile (Ameye etlipoxygenase）；HPL：氢过氧化物裂解酶（hydroperoxs）；ADH：乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase）；AAT：的功能研究进展的功能研究进展要是由于机械损伤（Halitschke et al 2004）、细菌感染等引起的（Piesik et al 2011, Ponziesik et al 2011）、高温（Copolovici et al 20属（Obara et al 2002）等非生物胁迫也会促

图 3 干旱处理 7 d 后挥发性物质的 GC-MS 分析 （A）对照组与干旱处理组的挥发性物质总量 （B）挥发性成分类别及比例Fig.3 GC-MS analysis of volatile changes after 7-day drought treatment (A) Total volatilecontent of untreated and drought treatment (B) Proportions of 8 groups注： *‖代表与对照组相比在 0.05 水平有显著性差异3.1.2 干旱处理对茶树叶片萜烯醇类的影响萜烯醇类是倍半萜、单萜和二萜类物质羟基化产物，沸点较高，，大多具有花香或者果香，对茶叶香气的形成至关重要，主要包括芳璋醇、橙花醇和橙花叔醇、香叶醇及香草醇等。茶苗经干旱处理 7 d 后，萜烯醇类挥发性物质总量相较于未处理组显著下降，可见干旱处理会抑制萜烯醇类挥发性物质的合成（图 4A）。植醇又名叶绿醇，具有青杂气，链状双萜类物质。植醇是叶绿素分子上的一
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S571.1

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本文编号：2685440