草莓植株对外源酚酸胁迫的生理和分子响应研究

发布时间：2020-10-23 17:05

　　 连作障碍是设施草莓生产遇到的严重问题,根系分泌的自毒酚酸是引起连作障碍的因素之一。本研究以草莓为试材,外源施加丁香酸、邻苯二甲酸及两者混合溶液,通过观察根系线粒体膜及内部结构变化,测定线粒体氧化磷酸化水平及电子传递链活性、叶片光合电子传递和光破坏程度对化感物质作用的响应差异;利用转录组测序技术及生物信息学分析技术,筛选鉴定与根系线粒体功能相关的差异表达基因,对差异基因进行功能分析,从而揭示草莓根系线粒体对酚酸胁迫介导的生理与分子应答机制,对进一步促进我国草莓产业可持续发展具有重要理论与现实意义。主要结果如下:1.草莓植株生长量及生物量对不同方式及种类的外源酚酸处理的响应不同,叶片浸泡处理对植株生长量的抑制作用更强,且作用效果表现为丁香酸处理丁香酸+邻苯二甲酸处理邻苯二甲酸处理。2.两种处理方式的3种酚酸处理均抑制了草莓植株的光合作用。Pn、Gs、Ci、WUE均显著低于对照,降低Chl.a、Chl.b和类胡萝卜素含量,光合参数V_(PSI)指数明显上升,V_(PSI+PSII)指数均明显低于对照,V_j、W_k升高而Fv/F_m及PI_(ABS)降低。3.虽然各处理均能提高COX途径呼吸速率,但变化并不显著,而AOX途径在外源酚酸胁迫下显著升高,表现为叶片浸泡呼吸效率高于根系浇灌。4.施加三种外源酚酸均能导致植株根系活力显著降低,且随着处理时间的延长,根系活力呈现出明显的下降趋势,H~+-ATPase、K~+Na~+-ATPase及Ca~(2+)Mg~(2+)-ATPase活性均一定程度的降低。5.在正常培养情况下,根系中H_2O_2和O_2~-含量很低,根系浇灌处理后,与对照相比,H_2O_2和O_2~-含量都出现不同程度的升高情况,表现为D处理D+L处理L处理。6.外源施加丁香酸、邻苯二甲酸及两者的混合物三种处理均降低根系SOD、POD、CAT及APX活性及基因相对表达量,增大MPTP,降低Δψm及根系线粒体内膜上细胞色素Cyt c/a含量,最终降低线粒体功能。7.在受到外源酚酸胁迫后,虽仍以EMP-TCA途径为主,贡献率却显著降低,而PPP途径呈现出明显的增大趋势,后期随着胁迫时间的延长,各呼吸关键酶活性均受到抑制作用,进而导致各呼吸途径受阻。8.在对差异表达基因聚类及KEGG结果显示得知,149个基因与Rubisco光合酶有关,67个下调基因与线粒体膜氧化磷酸化代谢有关;分别有42个和35个下调基因与线粒体EMP与TCA的呼吸代谢有关。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S668.4
【部分图文】：

图 1 酚酸的生物合成途径Fig. 1 Phenolic acids biosynthetic pathway酸类物质主要是通过丙二酸或莽草酸途径合成，如图 1 所示，植物在内生，葡萄糖在糖酵解途径生成磷酸烯醇式丙酮酸，进一步反应生成莽草酸、预

图 8 不同酚酸处理对草莓幼苗根系活性氧组织化学定位的影响Fig. 8 Effect of different phenolic acids on the histochemical localization of ROS in str.2 不同酚酸处理对草莓幼苗根系活性氧含量的影响如图 9-a 所示，与对照相比，随着处理时间的延长，处理 D 的草莓根系

图 18 差异表达基因 GO 二级节点注释统计图Fig. 18 Statistical map of GO two node annotation for differentially expressed genes横坐标为 GO 三大分类下的二级节点。纵坐标表示注释到该节点的基因数目及占所有基因数目的百分比，其中红色柱体表示所有基因释情况，蓝色柱体表示差异表达基因的注释情况。e: The abscissa is the two level node under the three big classification of GO. The ordinate indicates the number of genes annotated to the node andpercentage of all genes, in which the red columnar indicates the annotation of all genes, and the blue column indicates the annotation of the
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本文编号：2853307