东农冬麦1号响应低温胁迫的比较代谢组学研究
发布时间：2021-04-16 01:32
代谢组学分析是目前针对生物个体的代谢产物分析最有效的方法之一。本研究旨在探讨冬小麦东农冬麦1号在低温生长条件下的代谢变化,为此采用目前较为先进的GC-TOF/MS检测技术,对大田种植的冬小麦东农冬麦1号在5℃、-10℃、-25℃下的分蘖节进行了代谢物质的测定,根据SIMCA软件得到的数据降维结果,挑选出主要代谢产物。通过代谢物质的鉴定可以初步为我们展现冬小麦东农冬麦1号适应低温的代谢调节机制,为了使鉴定结果更具说服力,对GC-TOF/MS检测的部分代表性代谢产物采取了生物学角度验证,主要是参考各温度的比对结果,选定差异显著代谢通路中的关键代谢物质,并对相应调控酶的基因进行实时定量分析。主要研究结果如下:（1）建立了5℃、-10℃、-25℃下东农冬麦号分蘖节的代谢组学数据库。不同温度数据库比对结果共得到419个非靶标的代谢产物,其中差异显著的代谢产物81个,依据HMDB数据库进行代谢产物分类及不同温度下差异代谢物比对分析,得到了糖、氨基酸、氮、有机酸、核酸等相关代谢流程图。（2）氨基酸代谢在低温来临后表现为,一部分随温度降低其相对含量逐渐升高,如Pro、Val等的含量升高显著,增强了低温...
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
代谢组学在系统生物学中的位置
本实验所选材料是由东北农业大学小麦育种实验室赠送的冬小麦（Triticum aestivum），东农冬麦 1 号（Dongnongdongmai 1），此品种的特点是抵御-30°C 以下的低温，且返可以保持在 85%以上[105]。东农冬麦 1 号将冬小麦的种植范围扩大到了北纬 47°，使得黑省高寒地区种植冬小麦成为了可能。2.2 试验设计和取材东农冬麦 1 号种子于 2015 年 9 月 8 日播种于黑龙江省哈尔滨市香坊区东北农业大学试（45°7′N，126°6′E），采用小区种植方式，各小区行长 150 cm，行距 25 cm，每行播种 150 粒，深播 5 cm。田间常规管理，并持续监测田间温度变化，待温度达到预先选定的节点（5°C、-10°C 和-25°C）时进行样品的采集。如图 2-1 所示，当连续 10 d 最低温度均值为 5°C 时进行对照组样品的采集，当最低平均温度为 5°C 时，白天最高温度仍可达5°C 左右，冬小麦可正常生长；依据本课题组前期试验证实，5°C 是大田幼苗对于低温适一个温度节点，发现此时与抗寒相关的物质会开始积累；当连续 10 d 最低温度的平均值10°C 时进行试验组 1 的样品采集，依据本课题组前期的试验数据证实，此时冬小麦东农 1 号依旧可以进行一些代谢反应，但随着温度的继续降低冬小麦东农冬麦 1 号会进入到状态，因此-10°C 也被认为是温度节点；当连续 10 d 最低温度的平均值为-25°C 时进行试
结果与分析结果与分析1 GC-TOF/MS 检测冬小麦东农冬麦 1 号分蘖节样品上机检测，共得到 442 个代谢产物的峰。如图 3-1 所图 A 为 5°C（对照组）的上机检测结果，图 B 为-10°C（实验组 1）的测定结果，25°C（实验组 2）的测定结果，图 D 为 3 组上机检测后的比较结果。图 A、B、C 中 6 种颜色的离子流表示 6 次生物学重复；图中纵坐标表示检测的峰强度，每个峰代多个代谢物，各个峰的强度所代表的是该物质的相对含量；横坐标为保留时间，是在检测过程中达到最大浓度时所需要的时间。因此，从图 D 我们可直观看出三个温，冬小麦东农冬麦 1 号分蘖节中所提取到的代谢物差异比较明显，即同一位置的峰峰的数量是有明显差异的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]东农冬麦1号TabZIP1基因的生物信息学分析及低温和ABA对其表达模式的影响[J]. 吕岩,苍晶,卢秋巍,杨宁,冯明芳,孟德义,刘增兵,彭瞰看,徐庆华,张达,于晶. 麦类作物学报. 2017(01)
[2]植物响应盐胁迫组学研究进展[J]. 李焕勇,杨秀艳,唐晓倩,张华新. 西北植物学报. 2016(12)
[3]冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控[J]. 梅琳,徐庆华,苍晶,卢秋巍,于晶,张达,冯明芳,张舒驰,梁桂花,张超. 麦类作物学报. 2016(11)
[4]四种常绿阔叶树种的抗寒性[J]. 王娜,王奎玲,刘庆华,刘庆超. 应用生态学报. 2016(10)
[5]双重化控对春玉米灌浆期穗位叶和籽粒蔗糖代谢关键酶活性的影响[J]. 李光彦,王庆燕,许艳丽,卢霖,焦浏,董学瑞,董志强. 作物学报. 2016(08)
[6]植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展[J]. 孙永梅,刘丽杰,冯明芳,王军虹,苍晶,李速,包雨卓,王秀田. 东北农业大学学报. 2015(07)
[7]冬小麦抗寒相关microRNA生物信息学预测分析与表达特征的验证[J]. 卢秋巍,徐庆华,钟昊,苍晶,于晶,郑成成,吴冰,朱会杰,冯明芳,梅琳,孙仙泽. 植物生理学报. 2015(05)
[8]植物莽草酸途径EPSPS蛋白的分子进化和基因结构分析[J]. 巩元勇,郭书巧,束红梅,倪万潮,帕尔哈提·买买提,沈新莲,徐鹏,张香桂,郭琪. 植物学报. 2015(03)
[9]冷害后植物生理变化及外源物质调控研究进展[J]. 赵黎明,李明,郑殿峰,王士强,顾春梅,那永光,解保胜. 中国农学通报. 2015(12)
[10]代谢组学在植物逆境胁迫研究中的应用[J]. 倪建伟,杨秀艳,张华新,倪元颖,武海雯,魏琦. 世界林业研究. 2014(05)
博士论文
[1]猕猴桃肌醇代谢对抗逆性和抗坏血酸形成的影响[D]. 崔萌.西北农林科技大学 2015
[2]冬小麦东农冬麦1号抗寒拌种剂的研制与应用[D]. 王兴.东北农业大学 2015
[3]东农冬麦1号越冬期间的microRNA高通量测序及生物信息学分析[D]. 卢宝伟.东北农业大学 2012
硕士论文
[1]水杨酸处理对低温胁迫下冬小麦蔗糖代谢的影响[D]. 吴冰.东北农业大学 2015
[2]寒地冬小麦抗氧化指标低温响应及GST基因的差异表达分析[D]. 孙蕊.东北农业大学 2015
[3]干旱胁迫下喷施尿素对玉米甜菜碱合成代谢的影响及其与一氧化氮信号的关系[D]. 阮志.西北农林科技大学 2015
[4]外源水杨酸提高小麦抗寒性的应用研究[D]. 李速.东北农业大学 2015
[5]旱涝—低温交叉胁迫对小麦抗寒性的影响[D]. 李怀伟.东北农业大学 2013
[6]转玉米ZmPIS基因棉花获得及其抗逆性的初步研究[D]. 王雷.山东大学 2007
本文编号：3140482
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
代谢组学在系统生物学中的位置
本实验所选材料是由东北农业大学小麦育种实验室赠送的冬小麦（Triticum aestivum），东农冬麦 1 号（Dongnongdongmai 1），此品种的特点是抵御-30°C 以下的低温，且返可以保持在 85%以上[105]。东农冬麦 1 号将冬小麦的种植范围扩大到了北纬 47°，使得黑省高寒地区种植冬小麦成为了可能。2.2 试验设计和取材东农冬麦 1 号种子于 2015 年 9 月 8 日播种于黑龙江省哈尔滨市香坊区东北农业大学试（45°7′N，126°6′E），采用小区种植方式，各小区行长 150 cm，行距 25 cm，每行播种 150 粒，深播 5 cm。田间常规管理，并持续监测田间温度变化，待温度达到预先选定的节点（5°C、-10°C 和-25°C）时进行样品的采集。如图 2-1 所示，当连续 10 d 最低温度均值为 5°C 时进行对照组样品的采集，当最低平均温度为 5°C 时，白天最高温度仍可达5°C 左右，冬小麦可正常生长；依据本课题组前期试验证实，5°C 是大田幼苗对于低温适一个温度节点，发现此时与抗寒相关的物质会开始积累；当连续 10 d 最低温度的平均值10°C 时进行试验组 1 的样品采集，依据本课题组前期的试验数据证实，此时冬小麦东农 1 号依旧可以进行一些代谢反应，但随着温度的继续降低冬小麦东农冬麦 1 号会进入到状态，因此-10°C 也被认为是温度节点；当连续 10 d 最低温度的平均值为-25°C 时进行试
结果与分析结果与分析1 GC-TOF/MS 检测冬小麦东农冬麦 1 号分蘖节样品上机检测，共得到 442 个代谢产物的峰。如图 3-1 所图 A 为 5°C（对照组）的上机检测结果，图 B 为-10°C（实验组 1）的测定结果，25°C（实验组 2）的测定结果，图 D 为 3 组上机检测后的比较结果。图 A、B、C 中 6 种颜色的离子流表示 6 次生物学重复；图中纵坐标表示检测的峰强度，每个峰代多个代谢物，各个峰的强度所代表的是该物质的相对含量；横坐标为保留时间，是在检测过程中达到最大浓度时所需要的时间。因此，从图 D 我们可直观看出三个温，冬小麦东农冬麦 1 号分蘖节中所提取到的代谢物差异比较明显，即同一位置的峰峰的数量是有明显差异的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]东农冬麦1号TabZIP1基因的生物信息学分析及低温和ABA对其表达模式的影响[J]. 吕岩,苍晶,卢秋巍,杨宁,冯明芳,孟德义,刘增兵,彭瞰看,徐庆华,张达,于晶. 麦类作物学报. 2017(01)
[2]植物响应盐胁迫组学研究进展[J]. 李焕勇,杨秀艳,唐晓倩,张华新. 西北植物学报. 2016(12)
[3]冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控[J]. 梅琳,徐庆华,苍晶,卢秋巍,于晶,张达,冯明芳,张舒驰,梁桂花,张超. 麦类作物学报. 2016(11)
[4]四种常绿阔叶树种的抗寒性[J]. 王娜,王奎玲,刘庆华,刘庆超. 应用生态学报. 2016(10)
[5]双重化控对春玉米灌浆期穗位叶和籽粒蔗糖代谢关键酶活性的影响[J]. 李光彦,王庆燕,许艳丽,卢霖,焦浏,董学瑞,董志强. 作物学报. 2016(08)
[6]植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展[J]. 孙永梅,刘丽杰,冯明芳,王军虹,苍晶,李速,包雨卓,王秀田. 东北农业大学学报. 2015(07)
[7]冬小麦抗寒相关microRNA生物信息学预测分析与表达特征的验证[J]. 卢秋巍,徐庆华,钟昊,苍晶,于晶,郑成成,吴冰,朱会杰,冯明芳,梅琳,孙仙泽. 植物生理学报. 2015(05)
[8]植物莽草酸途径EPSPS蛋白的分子进化和基因结构分析[J]. 巩元勇,郭书巧,束红梅,倪万潮,帕尔哈提·买买提,沈新莲,徐鹏,张香桂,郭琪. 植物学报. 2015(03)
[9]冷害后植物生理变化及外源物质调控研究进展[J]. 赵黎明,李明,郑殿峰,王士强,顾春梅,那永光,解保胜. 中国农学通报. 2015(12)
[10]代谢组学在植物逆境胁迫研究中的应用[J]. 倪建伟,杨秀艳,张华新,倪元颖,武海雯,魏琦. 世界林业研究. 2014(05)
博士论文
[1]猕猴桃肌醇代谢对抗逆性和抗坏血酸形成的影响[D]. 崔萌.西北农林科技大学 2015
[2]冬小麦东农冬麦1号抗寒拌种剂的研制与应用[D]. 王兴.东北农业大学 2015
[3]东农冬麦1号越冬期间的microRNA高通量测序及生物信息学分析[D]. 卢宝伟.东北农业大学 2012
硕士论文
[1]水杨酸处理对低温胁迫下冬小麦蔗糖代谢的影响[D]. 吴冰.东北农业大学 2015
[2]寒地冬小麦抗氧化指标低温响应及GST基因的差异表达分析[D]. 孙蕊.东北农业大学 2015
[3]干旱胁迫下喷施尿素对玉米甜菜碱合成代谢的影响及其与一氧化氮信号的关系[D]. 阮志.西北农林科技大学 2015
[4]外源水杨酸提高小麦抗寒性的应用研究[D]. 李速.东北农业大学 2015
[5]旱涝—低温交叉胁迫对小麦抗寒性的影响[D]. 李怀伟.东北农业大学 2013
[6]转玉米ZmPIS基因棉花获得及其抗逆性的初步研究[D]. 王雷.山东大学 2007
本文编号：3140482
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