芙蓉菊耐盐生理解剖特性与耐盐基因挖掘
发布时间：2020-08-23 17:21
【摘要】：我国已有盐碱土约0.18亿hm2,盐碱地绿化建设已迫在眉睫。芙蓉菊是广义菊属的优异耐盐种质,研究其耐盐机理对改良地被菊耐盐性、丰富盐碱地园林绿化植物具有重要意义。但是,目前关于芙蓉菊耐盐机理的研究鲜有报道。因此,本研究以芙蓉菊和4种菊属植物 '繁花似锦'、'寒露红'、野菊(天堂寨)、野菊(神农架)为实验材料,采用石蜡切片法观察盐胁迫下其解剖结构的变化,并同时测定各材料生理指标的变化,对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物的生理解剖特征变化进行了比较,以探究芙蓉菊独特的耐盐机理。此外,本研究从已有的芙蓉菊盐胁迫前后的转录组数据中筛选得到盐胁迫下差异表达最为显著的WRKY基因,采用荧光定量PCR对其表达趋势进行验证;其后,运用荧光定量PCR 比较几个关键WRKY基因在芙蓉菊与两种不耐盐的菊属植物中的表达模式,最终克隆得到在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥重要作用的Cc WRKY3、CcWRKY70和Cc WRKY17。主要结果如下:1.对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物的根、茎、叶解剖结构观察发现:与其他4种菊属植物比较,盐胁迫下芙蓉菊叶片的栅栏组织比例、茎皮层/茎半径、中柱/根直径的比值上升都是其对盐胁迫的响应,其茎中和根中发达的维管组织也是其具有耐盐性的重要原因之一。2.对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物9个生理指标的变化进行比较,经过分析发现芙蓉菊与其他4种菊属植物比较,在盐胁迫下能够维持叶绿素含量的稳定和较高水平的净光合速率,能够调节细胞的渗透平衡,有效清除活性氧类物质,使膜系统保持相对稳定,是其耐盐性强于其他菊属植物的原因。3.根据芙蓉菊盐胁迫下0h、3h、9h的转录组数据筛选出8个盐胁迫前后表达量变化最为显著的WRKY基因,对其进行荧光定量,并与转录组测序结果进行比较,发现其中6个基因与转录组测序结果的表达趋势最为吻合。进一步对这6个基因在芙蓉菊与不耐盐的菊属野生种质——野菊(天堂寨)、野菊(神农架)中的表达量进行荧光定量,结果表明盐处理后这6个WRKY基因在芙蓉菊与另外两种菊属材料中的表达模式有明显区别,推测其可能在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥作用。4.对克隆得到的WRKY基因进行同源性分析、保守基序分析和系统进化树分析可知,与芙蓉菊Cc WRKY70、CcWRKY17基因同源性最高、亲缘关系最近的菊花、拟南芥或其他物种中的WRKY基因都参与盐胁迫响应,起到调控植物的耐盐性的作用。因此,我们推测CcWRKY70和CcWRKY17在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥重要作用。本研究对芙蓉菊耐盐的生理解剖特征进行了探究,对其耐盐机理进行了初步分析,并挖掘了芙蓉菊中一类响应盐胁迫的关键转录因子——WRKY基因,为地被菊耐盐品种的培育奠定了基础。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S685.99
【图文】：
５＿３．２芙蓉菊基因的克隆与序列分析逡逑Ｃｃ沙７＾７７０基因的ＣＤＳ序列长度为７９２ｂｐ，编码的氨基酸序列长度为２６３ａａ。逡逑基因含有一个ＷＲＫＹ结构域（如图５－５，划线部分为ＷＲＫＹ结构域）和逡逑一个结构类型为ＣｉＨＱＣ－Ｘｖ－Ｃ－Ｘ＾－Ｈ－Ｘｉ－Ｃ）的锌指结构域（如图５－５，方框部分为锌指逡逑结构域），为ＩＩＩ类好基因。经ＢＬＡＳＴ分析发现，该基因与菊花ＣｗＷ７？Ａ：｝７／相似逡逑性最高，达到９２％，远高于其他同源基因，推测其与菊花０？灰／？尤）７／的亲缘关系很逡逑近，可能具有相似的基因功能。将ＣＷＷ／ＯＶ０与拟南芥呢／Ｏ＾基因进行比对，发现逡逑在拟南芥所有沙基因中ＣＷ／＾Ｆ７０与拟南芥／１／＾人了７（？的序列同源性最高。选逡逑取与ＣＷＡ／ａ７７同源性较高的蛋白序列，包括模式植物拟南芥和菊花中与逡逑同源性较高的蛋白序列进行同源比对
逡逑将0曑灯７０与同源性较高的序列用ＭＥＭＥ在线分析其保守基序，结果如图５－逡逑７。ＣＷr溃罚坝胪葱越细叩慕椎苹虻闹饕Ｊ鼗蚧疽唬蹬庑┗蚩赡苠义暇哂邢嗨频墓δ埽渲校停铮簦椋驽澹场ⅲ停铮簦椋驽澹春停停铮簦椋驽澹倒餐钩伞罚罚咳耍方峁褂颉Ｑ∪∮脲义贤葱越细叩囊秩耍缘鞍仔蛄校昧诮臃ü菇ㄏ低辰鳎ㄈ缤迹担福ｅ义细菹低辰骺芍ǎ河刖栈ǖ模茫鳎祝罚浚埃罚虻那自倒叵底罱庥脲义希拢蹋粒樱越峁恢拢得鳎茫郑祝蓿粒裕罚坝耄茫鳎妫妫裕坑龋罚肥稻哂泻芨叩耐葱浴Ａ硗猓脲义鲜粲谕环种В叵到辖幕褂写毯⒉思坏摹罚罚浚粒曰颉ｅ义希樱澹瘢酰澹睿悖邋义希茫茫祝遥耍伲罚板危慑澹慑澹停拢洛义希茫恚祝遥耍伲欤戾危慑澹慑义希裕悖祝遥耍伲罚板危掊澹慑义希校螅祝遥耍馘螙s＾邋■■■逡逑ＲＣＷＲＫＹ７０逦＊邋Ｉ逡逑ＡｔＷＲＫＹ７０逦＾邋Ｉ逡逑０逦２００逦４００逦６００逦８００逡逑｜邋｜邋Ｍｏｔｉｆ邋１邋Ｈ邋Ｍｏｔｉｆ邋２邋□邋Ｍｏｔｉｆ邋３邋■邋Ｍｏｔｉｆ邋４逦Ｍｏｔｉｆ邋５逡逑图５－７邋Ｃｄｆ７？Ａ：飞与其他物种蛋白的保守基序比较结果逡逑Ｆｉｇ．邋５－７邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ邋ｍｏｔｉｆ邋ｏｆ邋ＣｃＷＲＫＹ７（）邋ａｎｄ邋ｏｔｈｅｒ邋ｓｐｅｃｉｅｓ邋Ｗｒ／？Ａ＂）邋ｐｒｏｔｅｉｎ．逡逑Ｔｈｅ邋ＧｅｎｅＢａｎｋ邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｇｅｎｅｓ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ邋ｍｏｔｉｆ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ａｒｅ邋ａｓ邋ｆｏｌｌｏｗｓ：逡逑ＣｍＷＲＫＹｌｌ邋（ＫＣ６１５３６５．１）
５．３＿３芙蓉菊Ｑ■歘尺｝７７基因的克隆与序列分析逡逑基因的ＣＤＳ序列长度为７０８ｂｐ，编码的氨基酸序列长度为２３５ａａ。逡逑基因含有一个非典型ＷＲＫＹ结构域ＷＫＫＹＧＥＫ邋（如图５－９，划线部分为逡逑ＷＲＫＹ结构域）和一个结构类型为ＣａＨｙＣ－Ｘｆｉ－Ｃ－Ｘｕ－Ｈ－Ｘｉ－Ｈ）的锌指结构域（如图５－９，逡逑方框部分为锌指结构域），为ＩＩ类ＭＡＴ基因。经ＢＬＡＳＴ分析发现，该基因与菊花逡逑０？咖尺｝７７和０？沙７＾｝７２相似性最高，达到８７％和８６％，远高于其他同源基因，推逡逑测其与菊花Ｃｗ＾ｒａ／０７７、ＯｗｆｆＴ＾ｙ／２亲缘关系很近，可能具有相似基因功能。将逡逑ＣＷ７？尺｝７７与拟南芥ＷＲＫＹ基因进行比对，发现在拟南芥所有
本文编号：2801803
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S685.99
【图文】：
５＿３．２芙蓉菊基因的克隆与序列分析逡逑Ｃｃ沙７＾７７０基因的ＣＤＳ序列长度为７９２ｂｐ，编码的氨基酸序列长度为２６３ａａ。逡逑基因含有一个ＷＲＫＹ结构域（如图５－５，划线部分为ＷＲＫＹ结构域）和逡逑一个结构类型为ＣｉＨＱＣ－Ｘｖ－Ｃ－Ｘ＾－Ｈ－Ｘｉ－Ｃ）的锌指结构域（如图５－５，方框部分为锌指逡逑结构域），为ＩＩＩ类好基因。经ＢＬＡＳＴ分析发现，该基因与菊花ＣｗＷ７？Ａ：｝７／相似逡逑性最高，达到９２％，远高于其他同源基因，推测其与菊花０？灰／？尤）７／的亲缘关系很逡逑近，可能具有相似的基因功能。将ＣＷＷ／ＯＶ０与拟南芥呢／Ｏ＾基因进行比对，发现逡逑在拟南芥所有沙基因中ＣＷ／＾Ｆ７０与拟南芥／１／＾人了７（？的序列同源性最高。选逡逑取与ＣＷＡ／ａ７７同源性较高的蛋白序列，包括模式植物拟南芥和菊花中与逡逑同源性较高的蛋白序列进行同源比对
逡逑将0曑灯７０与同源性较高的序列用ＭＥＭＥ在线分析其保守基序，结果如图５－逡逑７。ＣＷr溃罚坝胪葱越细叩慕椎苹虻闹饕Ｊ鼗蚧疽唬蹬庑┗蚩赡苠义暇哂邢嗨频墓δ埽渲校停铮簦椋驽澹场ⅲ停铮簦椋驽澹春停停铮簦椋驽澹倒餐钩伞罚罚咳耍方峁褂颉Ｑ∪∮脲义贤葱越细叩囊秩耍缘鞍仔蛄校昧诮臃ü菇ㄏ低辰鳎ㄈ缤迹担福ｅ义细菹低辰骺芍ǎ河刖栈ǖ模茫鳎祝罚浚埃罚虻那自倒叵底罱庥脲义希拢蹋粒樱越峁恢拢得鳎茫郑祝蓿粒裕罚坝耄茫鳎妫妫裕坑龋罚肥稻哂泻芨叩耐葱浴Ａ硗猓脲义鲜粲谕环种В叵到辖幕褂写毯⒉思坏摹罚罚浚粒曰颉ｅ义希樱澹瘢酰澹睿悖邋义希茫茫祝遥耍伲罚板危慑澹慑澹停拢洛义希茫恚祝遥耍伲欤戾危慑澹慑义希裕悖祝遥耍伲罚板危掊澹慑义希校螅祝遥耍馘螙s＾邋■■■逡逑ＲＣＷＲＫＹ７０逦＊邋Ｉ逡逑ＡｔＷＲＫＹ７０逦＾邋Ｉ逡逑０逦２００逦４００逦６００逦８００逡逑｜邋｜邋Ｍｏｔｉｆ邋１邋Ｈ邋Ｍｏｔｉｆ邋２邋□邋Ｍｏｔｉｆ邋３邋■邋Ｍｏｔｉｆ邋４逦Ｍｏｔｉｆ邋５逡逑图５－７邋Ｃｄｆ７？Ａ：飞与其他物种蛋白的保守基序比较结果逡逑Ｆｉｇ．邋５－７邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ邋ｍｏｔｉｆ邋ｏｆ邋ＣｃＷＲＫＹ７（）邋ａｎｄ邋ｏｔｈｅｒ邋ｓｐｅｃｉｅｓ邋Ｗｒ／？Ａ＂）邋ｐｒｏｔｅｉｎ．逡逑Ｔｈｅ邋ＧｅｎｅＢａｎｋ邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｇｅｎｅｓ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ邋ｍｏｔｉｆ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ａｒｅ邋ａｓ邋ｆｏｌｌｏｗｓ：逡逑ＣｍＷＲＫＹｌｌ邋（ＫＣ６１５３６５．１）
５．３＿３芙蓉菊Ｑ■歘尺｝７７基因的克隆与序列分析逡逑基因的ＣＤＳ序列长度为７０８ｂｐ，编码的氨基酸序列长度为２３５ａａ。逡逑基因含有一个非典型ＷＲＫＹ结构域ＷＫＫＹＧＥＫ邋（如图５－９，划线部分为逡逑ＷＲＫＹ结构域）和一个结构类型为ＣａＨｙＣ－Ｘｆｉ－Ｃ－Ｘｕ－Ｈ－Ｘｉ－Ｈ）的锌指结构域（如图５－９，逡逑方框部分为锌指结构域），为ＩＩ类ＭＡＴ基因。经ＢＬＡＳＴ分析发现，该基因与菊花逡逑０？咖尺｝７７和０？沙７＾｝７２相似性最高，达到８７％和８６％，远高于其他同源基因，推逡逑测其与菊花Ｃｗ＾ｒａ／０７７、ＯｗｆｆＴ＾ｙ／２亲缘关系很近，可能具有相似基因功能。将逡逑ＣＷ７？尺｝７７与拟南芥ＷＲＫＹ基因进行比对，发现在拟南芥所有
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