外源褪黑素调控萝卜耐盐性研究

发布时间：2020-06-04 19:47

【摘要】：萝卜(Raphanus sativus L.)是起源于我国的一种重要根菜类作物,在蔬菜生产与供应中占有重要地位。萝卜肉质根易受到不同程度盐害影响,且不同基因型耐盐性具有显著差异。因此,如何创制高耐盐新种质、培育耐盐萝卜新品种,成为当前蔬菜遗传育种领域的一项重要课题。褪黑素(MT)是一种色氨酸衍生物,在植物体中具有保护植物叶绿素、促进植物根系生长、延缓衰老、增强植物抵抗逆境的能力,但其对萝卜耐盐性作用及其调控机制目前尚未阐明。鉴于此,本试验对萝卜不同基因型进行耐盐性筛选,选取以中度耐盐的萝卜品种'NAU-XBC'作为材料,研究外源褪黑素对盐胁迫下萝卜幼苗抗氧化系统的影响,利用RNA-seq技术鉴定褪黑素处理对萝卜盐胁迫响应的差异基因,以期为萝卜耐盐性遗传改良及种质创新提供理论基础。主要研究结果如下:1.通过以根长、真叶数、株高、根鲜重以及叶鲜重5个性状为耐盐指标对36份萝卜材料进行耐盐系数和形态指标的分析,从而进行萝卜耐盐性基因型筛选。通过对综合耐盐性评价值(D值)进行聚类分析,将36份萝卜品种分成5类:Nau-XGXBY、Nau-HX1 及 Nau-LLYH 属于盐高敏感类型材料;Nau-NRH3、Nau-NS40、Nau-LLXHT及Nau-BYC属于盐敏感类型材料;Nau-QTYH、Nau-NSP、Nau-XLM等15个萝卜品种属于中度耐盐类型材料;Nau-CNZBT、Nau-LLZQH、Nau-LLDHP等5个萝卜品种属于耐盐类型材料;Nau-127、Nau-XLB、Nau-LLCXH属于高度耐盐类型材料。2.以中度耐盐的萝卜品种'NAU-XBC'为材料,研究盐胁迫下,褪黑素处理对萝卜幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氩酶(CAT)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2·-)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)及可溶性蛋白等抗氧化系统成分进行分析。结果显示:SOD、POD、CAT、APX及GR五种酶的活性在盐胁迫下呈先上升后下降的趋势,MDA及O2·-的含量呈现急速上升,并且在喷施褪黑素后,五种酶的活性显著提高,MDA及O2·-的含量显著下降。可见通过外源褪黑素喷施可促进盐胁迫下萝卜幼苗体内抗氧化酶活性的提高,MT能够清除H2O2,增强了植株对活性氧的清除能力,缓解了盐胁迫对植株的伤害。3.利用RNA-Seq技术进行褪黑素在萝卜盐胁迫响应调控中的差异表达基因分析。研究发现,在对照组(CK)和处理组1(150 mMNa),共鉴定到3289条差异表达基因,其中有1778条上调表达和1511条下调表达的基因。在对照组(CK)和处理组2(150mMNa+100μmol/LMT)中有2244条差异表达基因,其中有1047条上调表达和1197下调表达基因。在处理组1(150 mMNa)和处理组2(150 mMNa+100μmol/)中有2461条差异表达基因,其中有553条上调表达和1908下调表达基因。利用RT-qPCR对12个重要的褪黑素参与盐胁迫响应基因进行表达模式分析,发现与RNA-Seq分析结果高度一致。功能注释到在盐胁迫下,褪黑素可能参与调控的差异基因的表达包括胁迫相关的转录因子、生长素的调节、Ca2+信号转导等。研究结果有助于深入了解褪黑素对盐胁迫响应的相关基因的调控,更好地提高萝卜幼苗的耐盐性。
【图文】：

植物耐盐,生理机制,盐胁迫,对植

逦逦逡逑就没有发现甜菜碱的合成。从植株的整体水平来看，虽然有机物质在渗透调节中所占逡逑的比重比无机离子小的多，但是它的作用是不可忽视的。逡逑２．３提高抗氧化酶活性逡逑盐胁迫下诱导氧化应激反应，植物通过加尔文循环减少ＮＡＤＰＨ（还原型辅酶ＩＩ邋）逡逑的消耗并关闭气孔，从而降低了对大气中Ｃ０２的利用。在光合电子转移过程中过度还逡逑原的铁氧还蛋白加速了叶绿体中活性氧（ＲＯＳ）的产生，另外线粒体中电子传递过程逡逑受损也会产生活性氧（Ａｓｈｒａｆ，邋２００９；邋Ｍｅｌｏｎｉｅｔａｌ．，邋２００３）。为了缓解盐胁迫下植物发生逡逑的氧化胁迫反应，植物通过上调体内抗氧化酶如超氧化物歧化酶（ＳＯＤ），抗坏血酸逡逑过氧化物酶（ＡＰＸ），过氧化氢酶（ＣＡＴ），谷胱甘肽还原酶（ＧＲ）和谷胱甘肽过氧化逡逑物酶（ＧＰＸ）或通过激活非酶抗氧化剂，包括类胡萝卜素，抗坏血酸和还原型谷胱甘逡逑肽等来清除邋ＲＯＳ邋（Ｍｉｔｔｌｅｒ，２００２）。逡逑？０ｆｉｉｃ——ｉｆａｎｓｏｒｌｅｒｓ逦！ｏｎ逡逑

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并对不同萝卜的耐盐性进行评价，其中Ｎａｕ－ＸＧＸＢＹ的Ｄ值最小，逡逑表明该品种的耐盐性最弱，Ｎａｕ－ＬＬＣＸＨ的Ｄ值最大，表明该品种的耐盐性最强。逡逑将所得的Ｄ值进行聚类分析，，如图２－１，将３６个萝卜基因型分成５类：逡逑第Ｉ类：Ｎａｕ－ＸＧＸＢＹ、Ｎａｕ＿ＨＸｌ、Ｎａｕ－ＬＬＹＨ，属于盐高敏感类型；逡逑第邋ＩＩ邋类：Ｎａｕ－ＮＲＨ３、Ｎａｕ－ＮＳ４０、Ｎａｕ－ＬＬＸＨＴ、Ｎａｕ－ＢＹＣ，属于盐敏感类型；逡逑第邋ＩＩＩ邋类：Ｎａｕ－ＱＴＹＨ、Ｎａｕ－ＮＳＰ、Ｎａｕ－ＸＬＭ、Ｎａｕ－ＤＹ１３、Ｎａｕ－ＣＤＭＳＨ、Ｎａｕ－ＹＢＬＢ、逡逑Ｎａｕ－ＸＢ邋Ｙ、Ｎａｕ－ＣＱＨＸ、Ｎａｕ－ＱＴＢ邋ＪＱ、Ｎａｕ－ＱＴＳＨ、Ｎａｕ－ＹＺＬＢ、Ｎａｕ－ＳＨ、Ｎａｕ－ＬＬＹＢ、逡逑Ｎａｕ－ＮＰＺＷＬＢ、Ｎａｕ－ＸＢＣ、Ｎａｕ－ＹＺＨ、Ｎａｕ－ＬＬＺＤＣ、Ｎａｕ－ＺＪＹＺＨ，属于中度耐逡逑盐类型；逡逑第邋ＩＶ邋类：Ｎａｕ－ＣＮＺＢＴ、Ｎａｕ－ＬＬＺＱＨ、Ｎａｕ－ＬＬＤＨＰ、Ｎａｕ－ＹＤＨ、Ｎａｕ－ＨＢＹ、Ｎａｕ－ＺＤＣ、逡逑Ｎａｕ－ＲＧ０６、Ｎａｕ－ＪＨｌ属于耐盐类型；逡逑第Ｖ类：Ｎａｕ－１２７、Ｎａｕ－ＸＬＢ、Ｎａｕ＿ＬＬＣＸＨ属于高度耐盐类型。逡逑１８逡逑
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S631.1

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