棉花响应高低温胁迫MicroRNAs的鉴定及GhKCS13对低温敏感性的调控

发布时间：2022-07-08 15:14

　　温度是严重影响植物生长发育的主要环境因素,是限制植物地理分布的关键因子。植物在适应温度胁迫的过程中逐渐形成复杂的调节机制。棉花是一种对温度胁迫极其敏感的作物。研究棉花对低温和高温胁迫响应的分子遗传基础,挖掘重要的抗性基因资源,是提高棉花对低温或高温胁迫的适应性重要手段,也是提高棉花高产优质的重要途径,对我国棉花生产具有重要的指导性意义。1.GhKCS13通过调控脂质重塑以及茉莉酸合成来响应低温胁迫低温胁迫是影响植物生长发育及生产力的重要环境因素。质膜是感受低温的第一个传感器。低温胁迫会造成依赖于质体的脂肪酸从头合成和半乳糖脂的生物合成,以及依赖于内质网的脂肪酸的延伸和鞘脂合成过程发生改变,从而通过影响膜脂质的组分和结构来响应低温胁迫。然而,由脂质介导的植物对低温胁迫的响应机制尚不明确,因此,研究这种调节机制来提高作物产量是亟待解决的重要问题。超长链脂肪酸是膜脂质双分子层中的重要组成成分,它可能在低温胁迫的响应过程中起着关键作用。因此,本研究介绍了棉花超长链脂肪酸合成酶,β-酮脂酰-CoA合酶——GhKCS13在响应低温胁迫中的生理功能。①GhKCS13超表达株系表现出对低温更加敏感,表... 

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
第一章 文献综述
    1 低温胁迫对植物的影响
        1.1 低温胁迫对棉花的危害
        1.2 植物低温胁迫信号分子研究
        1.3 膜脂与低温胁迫
            1.3.1 超长链脂肪酸与低温胁迫
            1.3.2 KCS基因家族
            1.3.3 不饱和脂肪酸与低温胁迫
        1.4 植物激素与低温胁迫
    2 高温胁迫对植物的影响
    3 植物抵御低温和高温胁迫的生理生化变化
    4 非编码小RNA对环境的适应调整
        4.1 植物miRNA的产生和作用机理
        4.2 植物miRNA调控激素信号路径
        4.3 植物miRNA与高低温胁迫
    5 本研究的内容和意义
第二章 棉花GhKCS13调控低温敏感性的功能鉴定
    1 材料方法
        1.1 实验材料
            1.1.1 植物材料
            1.1.2 主要菌株和载体
            1.1.3 主要酶类和试剂
        1.2 实验方法
            1.2.1 载体构建反遗传转化
            1.2.2 棉花幼苗的低温处理
            1.2.3 棉花幼苗的激素和脂肪酸类物质的外源处理
            1.2.4 酵母转化以及抗低温胁迫分析
            1.2.5 VIGS介导的基因沉默
            1.2.6 RT-PCR和荧光定量RT-PCR (qRT-PCR)分析
            1.2.7 亚细胞定位分析
            1.2.8 原位杂交
            1.2.9 转基因分子鉴定(Southern and Northern blotting)
            1.2.10 鞘脂提取
            1.2.11 脂质含量测定
            1.2.12 植物生理指标的测定
            1.2.13 植物激素含量测定
    2 结果与分析
        2.1 GhKCS13基因的克隆及序列比较
        2.2 GhKCS13基因的组织表达模式和诱导表达
        2.3 GhKCS13亚细胞定位及原位杂交
        2.4 转基因植株的鉴定
        2.5 超表达GhKCS13增强棉花对低温的敏感性
            2.5.1 GhKCS13转基因株系大田表型鉴定
            2.5.2 GhKCS13转基因株系低温处理表型鉴定
        2.6 GhKCS13基因在酵母中异源表达
        2.7 GhKCS13通过改变鞘脂的不饱和度来调控对低温的响应
            2.7.1 GhKCS13转基因株系鞘脂总含量测定
            2.7.2 GhKCS13转基因株系含有不同脂肪酸碳链的鞘脂组分
            2.7.3 GhKCS13转基因株系按照LCB分类的鞘脂组分
            2.7.4 GhKCS13基因表达的差异影响鞘脂的不饱和度
        2.8 GhKCS13通过膜脂质的重塑来调控对低温的响应
            2.8.1 GhKCS13转基因株系磷脂和糖脂的测定
            2.8.2 GhKCS13转基因株系的各磷脂组分
            2.8.3 GhKCS13转基因株系通过改变膜脂结构来调控对低温的响应
            2.8.4 GhKCS13转基因株系的各溶血磷脂的组分
        2.9 GhKCS13通过调控不饱和脂肪酸的合成来响应低温胁迫
            2.9.1 GhKCS13影响不饱和脂肪酸的合成
            2.9.2 VIGS介导的FADs基因沉默植株对低温胁迫更加敏感
            2.9.3 GhKCS13通过调控脱饱和酶来响应低温胁迫
        2.10 GhKCS13通过调控茉莉酸的合成来响应低温胁迫
            2.10.1 GhKCS13基因影响茉莉酸的合成
            2.10.2 GhKCS13通过调控茉莉酸的合成来响应低温胁迫
    3 讨论
        3.1 GhKCS13通过改变鞘脂的不饱和度来调控对低温的响应
        3.2 GhKCS13通过膜脂质的重塑来调控对低温的响应
        3.3 GhKCS13通过不饱和磷脂酸来调控对低温的响应
        3.4 GhKCS13通过调控茉莉酸的合成来响应低温胁迫
第三章 棉花中高低温胁迫相关miRNAs及其靶基因的鉴定
    1 材料方法
        1.1 实验材料
        1.2 实验方法
            1.2.1 生理指标的测定
            1.2.2 小RNA文库与降解组文库构建与测序
            1.2.3 小RNA和降解组数据分析
            1.2.4 差异表达基因的筛选
            1.2.5 miRNA和靶基因的反转录以及qRT-PCR验证
    2 结果与分析
        2.1 不同温度胁迫对棉花幼苗的影响
        2.2 小RNA测序数据统计
        2.3 保守miRNA和新的候选miRNA的鉴定
        2.4 差异表达miRNA的筛选
        2.5 miRNA靶标的鉴定
        2.6 差异表达miRNA靶基因的功能富集
        2.7 差异表达miRNA及其靶基因的qRT-PCR验证
    3 讨论
        3.1 miRNA在低温和高温胁迫下调节棉花生长稳态
        3.2 叶绿体可能是高低温胁迫的传感器
        3.3 转录因子在对高低温胁迫中起着关键作用
        3.4 生物和非生物胁迫可能存在某些相同的反应途径
参考文献
附录
在读期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Genome-scale analysis of the cotton KCS gene family revealed a binary mode of action for gibberellin A regulated fiber growth[J]. Guang-Hui Xiao,Kun Wang,Gai Huang,Yu-Xian Zhu.  Journal of Integrative Plant Biology. 2016(06)
[2]新疆北疆文冠果早花、晚花高产类群与春季低温冻害抗性的比较[J]. 张东亚,汪智军,古丽江.  北方园艺. 2012(01)
[3]北疆棉区棉花低温冷害的初步分析及对策探讨[J]. 赖先齐,刘月兰,徐腊梅,郭金强.  新疆农业科学. 2008(05)
[4]2006年5月上旬新疆石河子棉区低温危害分析[J]. 赵强,徐腊梅,王磊,吴冬梅,蒋桂英,李红彬,张凤华,赖先齐.  新疆农业科学. 2007(01)
[5]一种适合于cDNA文库构建的高质量棉花RNA的简单抽提法（英文）[J]. 朱龙付,涂礼莉,曾范昌,刘迪秋,张献龙.  作物学报. 2005(12)
[6]Identification and characterization of new plant microRNAs using EST analysis[J]. George P.COBB1,Todd A.ANDERSON.  Cell Research. 2005(05)
[7]近50a新疆气候变化对环境影响评估[J]. 胡汝骥,樊自立,王亚俊,杨青,黄玉英.  干旱区地理. 2001(02)

博士论文
[1]海岛棉microRNA及其靶标的鉴定和功能分析[D]. 刘念.华中农业大学 2016
[2]棉花遗传转化体系的优化及突变体的创制[D]. 金双侠.华中农业大学 2006

硕士论文
[1]几种海洋硅藻中鞘脂的液质分析及其结构规律研究[D]. 赵方.宁波大学 2013



本文编号：3657259