马铃薯萌芽出苗期根系生育对土壤水分的生理和分子响应机制研究

发布时间：2022-02-20 16:21

　　本研究以内蒙古地区主栽品种‘克新1号’为试验材料,采用温室内盆栽试验方法,研究不同水分处理对马铃薯萌芽出苗期根系生育形态、生理生化及内源激素含量的影响,分析萌芽出苗期根系生育对水分处理的形态、生理响应,并利用高通量测序平台,从转录组水平分析根系基因的差异表达,研究马铃薯萌芽出苗期根系生育对水分处理应答的分子机制,为马铃薯抗旱性鉴定、水分科学管理及培育抗旱型新品种提供理论依据与数据支持。主要研究结果如下:1.马铃薯萌芽出苗期间,土壤相对含水量低于或等于50%,根系体积、根系吸收总面积、根系活跃吸收面积降低,抑制萌芽出苗期根系的生长发育;根系通过提高根系活力、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、CAT活性和POD活性来应对水分胁迫。2.马铃薯萌芽出苗期间,土壤相对含水量低于或等于50%,根系中IAA含量降低,ABA含量、SA含量迅速升高;JA含量在水分处理后期出现升高现象,GA含量增加幅度较小。马铃薯在水分处理下优先合成ABA和SA,再合成JA,以响应水分的变化。3.通过对转录组测序分析,在正常供水、中度水分处理和重度水分处理中分别获得7.08G、7.13G和7.38G的clean r... 

【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 马铃薯对水分处理的响应机制
        1.1.1 马铃薯根系对水分处理的响应
        1.1.2 马铃薯渗透调节物质对水分处理的响应
        1.1.3 马铃薯活性氧代谢系统对水分处理的响应
        1.1.4 马铃薯内源激素对水分处理的响应
        1.1.5 马铃薯在水分处理下的基因响应
        1.1.6 马铃薯抗旱基因工程
    1.2 转录组水平上植物耐旱分子机制
        1.2.1 转录组测序技术及优势
        1.2.2 基于RNA-Seq的植物耐旱分子机理研究
    1.3 根系发育的调控机理
        1.3.1 根系发育的基因表达调控
        1.3.2 根系发育的激素调控
    1.4 立题依据及研究方案
        1.4.1 立题依据
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 研究方案
2 土壤水分处理下马铃薯萌芽出苗期根系的生理响应
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料和方法
        2.1.2 测定指标和方法
        2.1.3 数据处理
    2.2 结果与分析
        2.2.1 根系体积的变化
        2.2.2 根系总吸收面积、活跃吸收面积的变化
        2.2.3 根系活力的变化
        2.2.4 根系中丙二醛含量的变化
        2.2.5 根系中脯氨酸含量的变化
        2.2.6 根系中可溶性蛋白含量的变化
        2.2.7 根系中SOD活性的变化
        2.2.8 根系中CAT活性的变化
        2.2.9 根系中POD活性的变化
        2.2.10 各生理指标相关性分析
    2.3 讨论
        2.3.1 土壤水分对根系体积、根总吸收面积、根活跃吸收面积、根系活力影响
        2.3.2 土壤水分处理下根系渗透调节作用
        2.3.3 土壤水分处理下根系保护酶作用
3 土壤水分对马铃薯萌芽出苗期根系内源激素含量的影响
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料与方法
        3.1.2 测定指标和方法
        3.1.3 数据处理
    3.2 结果与分析
        3.2.1 根系内源激素IAA含量的变化
        3.2.2 根系内源激素ABA含量的变化
        3.2.3 根系内源激素SA含量的变化
        3.2.4 根系内源激素JA含量的变化
        3.2.5 根系内源激素GA含量的变化
        3.2.6 内源激素与各生理指标的相关性分析
    3.3 讨论
        3.3.1 根系内源激素IAA对土壤水分的响应
        3.3.2 根系内源激素ABA对土壤水分的响应
        3.3.3 根系内源激素SA对土壤水分的响应
        3.3.4 根系内源激素JA对土壤水分的响应
        3.3.5 根系内源激素GA对土壤水分的响应
4 土壤水分处理下马铃薯出苗期根系转录组分析
    4.1 试验方法
        4.1.1 试验材料的准备及水分处理
        4.1.2 根系总RNA的提取
        4.1.3 IlluminacDNA文库构建及测序
        4.1.4 测序数据质量评估
        4.1.5 RAW数据处理组
        4.1.6 样本间基因表达和丰度分析
        4.1.7 样本间差异表达基因分析
        4.1.8 差异表达基因的功能注释与分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 Total RNA质量检测结果
        4.2.2 转录组测序质量检测及测序数据过滤分析结果
        4.2.3 RAW数据整理分析结果
        4.2.4 基因表达水平分析
        4.2.5 不同样本差异表达基因分析
        4.2.6 差异表达基因的GO富集分析
        4.2.7 差异表达基因KEGG富集分析
        4.2.8 根系中谷胱甘肽代谢反应
        4.2.9 根系内源激素信号转导的反应
        4.2.10 根系中蛋白激酶、蛋白磷酸酶的反应
        4.2.11 转录因子的反应
        4.2.12 相关基因的表达水平及与相应生理指标相关性分析
    4.3 讨论
        4.3.1 根系谷胱甘肽代谢对土壤水分的响应
        4.3.2 根系激素信号转导对土壤水分的响应
        4.3.3 蛋白激酶和蛋白磷酸酶对土壤水分的响应
        4.3.4 转录因子对土壤水分的响应
        4.3.5 耐旱相关基因与根系发育相关基因对土壤水分的响应
5 萌芽出苗期根系差异表达基因验证分析
    5.1 材料与方法
        5.1.1 植物材料和胁迫处理
        5.1.2 引物设计
        5.1.3 RNA提取和反转录
        5.1.4 实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测
        5.1.5 数据分析
    5.2 结果与分析
        5.2.1 各处理样本实时扩增曲线图和扩增产物溶解曲线图
        5.2.2 qRT-PCR检测结
    5.3 讨论
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析[J]. 刘洪博,刘新龙,苏火生,陆鑫,徐超华,毛钧,林秀琴,李纯佳,李旭娟,字秋艳.  中国农业科学. 2017(06)
[2]赤霉素对干旱胁迫下高羊茅萌发及幼苗生长的缓解效应[J]. 陈志飞,宋书红,张晓娜,张莹,李欣悦,杨云贵.  草业学报. 2016(06)
[3]利用高通量测序分析甘蔗的抗旱响应机制[J]. 程志远,李穆,石莹,何平,何丽莲,李富生.  分子植物育种. 2015(09)
[4]旱胁迫和复水处理后马铃薯转录因子的转录组分析[J]. 巩檑,张丽,聂峰杰,陈虞超,甘晓燕,石磊,宋玉霞,郭志乾,王峰.  分子植物育种. 2015(08)
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博士论文
[1]马铃薯对不同生育时期水分胁迫及复水的生理和分子响应机制[D]. 刘素军.内蒙古农业大学 2017
[2]转不同外源基因提高薯类作物抗逆能力的研究[D]. 成雨洁.西北农林科技大学 2014
[3]马铃薯对水分的响应及膜下滴灌技术增产机制的研究[D]. 秦军红.内蒙古农业大学 2013
[4]马铃薯对水分胁迫的生理响应及抗旱调控措施研究[D]. 李倩.内蒙古农业大学 2011
[5]小冠花抗L-羟基脯氨酸（Hyp）变异系离体筛选及其耐盐性研究[D]. 韩晓玲.西北大学 2006

硕士论文
[1]干旱胁迫马铃薯叶片转录组分析[D]. 王洁.甘肃农业大学 2014
[2]水分胁迫对马铃薯生理指标和叶片结构的影响[D]. 卢福顺.东北农业大学 2013
[3]不同马铃薯品种根系提水能力与抗旱性研究[D]. 李亚杰.甘肃农业大学 2013
[4]马铃薯干旱危害及提高抗旱性的研究[D]. 焦志丽.东北林业大学 2012
[5]转AtCIPK23基因马铃薯耐旱性的初步研究[D]. 吴明阳.四川农业大学 2012
[6]水分胁迫下不同马铃薯品种的耐旱生理研究[D]. 萨如拉.内蒙古农业大学 2012
[7]水分亏缺对玉米生理指标、形态特性及解剖结构的影响[D]. 马旭凤.西北农林科技大学 2010
[8]水分胁迫对马铃薯生长与生理特性的影响[D]. 贾琼.内蒙古农业大学 2009
[9]ODREB2B基因转化马铃薯及转BcBCP1基因马铃薯后代鉴定[D]. 崔少彬.东北农业大学 2009
[10]马铃薯不同品种的抗旱性评价及Fe-SOD基因的研究[D]. 武新娟.东北农业大学 2008



本文编号：3635413