棉子糖寡糖提高番茄幼苗高温抗性的作用研究

发布时间：2020-11-13 20:55

　　 番茄是我国设施栽培的主要蔬菜作物之一,适宜的生长温度范围为13-33℃。然而,由于我国设施环境调控设备简陋,夏季设施环境温度常达35℃以上,甚至超过40℃,严重影响了番茄产量与品质。棉子糖寡糖作为植物细胞结构组份、信号传导及渗透调节物质,在植物对逆境胁迫的抗性中起重要作用。为了研究棉子糖寡糖在番茄高温逆境抗性中的作用,本试验以中蔬6号为试材,通过高温下外源喷施肌醇半乳糖苷(Gal)、肌醇(Ino)、棉子糖(Raf)、蔗糖(Suc)、半乳糖水解酶抑制剂(DGJ)、肌醇半乳糖苷与半乳糖水解酶抑制剂等量混合(G+D),以喷施同量蒸馏水为对照(CK),研究了棉子糖对高温逆境胁迫下番茄逆境生理相关指标及棉子糖代谢的影响,筛选出与高温逆境密切相关的肌醇半乳糖苷酶,并构建了GolS基因过表达植株。论文的主要结果如下:对外源喷施棉子糖寡糖的植株进行38℃高温胁迫处理,胁迫处理6d后,植株出现严重萎蔫症状,G+D与Suc处理的植株仅轻度萎蔫,但Gal、DGJ、Ino、Raf处理明显提高了植株高温抗性。进一步测定分析表明,外源棉子糖寡糖预处理使番茄叶片相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量维持在较低水平,减少了膜的损伤;同时提高了叶片中SOD、POD、CAT酶活性以及还原型谷胱甘肽含量,缓解了高温胁迫造成的氧化损伤。利用qRT-PCR分析高温胁迫下外源喷施棉子糖寡糖后,肌醇半乳糖苷合成酶(GolS)、棉子糖合成酶(RS)、水苏糖合成酶(STAS)以及α-半乳糖苷酶(AGAL)基因表达量变化,结果显示:除SlRS4外,其它合成酶基因在高温条件下均有一定程度的上调趋势,但其中SlGolS基因家族表达量与高温胁迫密切相关。进一步分析了高温胁迫下番茄根、茎、叶中SlGolS基因家族表达量变化,结果显示:根和茎中SlGolS4不响应高温,并且SlGolS基因家族在番茄根、茎中表达少,在叶片中表达多且有一定上调趋势,其中叶片中SlGolS1、SlGolS3相比于SlGolS2、SlGolS4趋势更明显,表达量增加3倍以上。构建原核表达载体并转化大肠杆菌BL21菌株,以pET32a(+)-SlGolS1、pET32a(+)-SlGolS2、pET32a(+)-SlGolS3及pET32a(+)-SlGolS4重组质粒的阳性菌株为材料,进行37℃、45℃、50℃处理,结果显示:37℃处理后菌落长势一致,45℃高温处理后菌落减少,但含有pET32a(+)-SlGolS1、pET32a(+)-SlGolS3的菌落存活率相比其它较高,50℃高温处理后菌落进一步减少,但pET32a(+)-SlGolS1、pET32a(+)-SlGolS3菌落存活率仍较高,表明SlGolS1、SlGolS3响应高温,并且可以提高大肠杆菌高温耐受性。构建SlGolS1、SlGolS3真核表达载体并转化农杆菌,通过农杆菌介导转化方法培育SlGolS1、SlGolS3超表达番茄幼苗,最终PCR扩增鉴定获得SlGolS1超表达T0代植株3株,SlGolS3超表达T0代植株2株,为下一步研究番茄高温抗性提供重要材料。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S641.2;S626
【部分图文】：

deiro et al., 2006）中也得到证实。根施小麦海藻糖还影响高温胁迫而稳定类囊体膜。糖寡糖寡糖（Raffinose family oligosaccharides，RFOs）作为植物中第二植物对非生物胁迫的抗性中起重要作用。RFOs 是广泛分布在许量 α-半乳糖苷，主要包括肌醇半乳糖苷、棉子糖、水苏糖等。它半乳糖基单元连续不断结合，并由一系列半乳糖基转移酶催化合衍生自肌醇半乳糖苷（图 1）。当植物遭受逆境胁迫时，它在植物渗透调节，通过维持细胞膨压保持细胞稳定性（Bartels and S而提高植物组织的抗逆能力。高温胁迫下，抗氧化酶活性降低，大量产生，造成植物氧化损伤，而 RFOs 和肌醇半乳糖苷在逆境低氧化胁迫带来的损伤（Nishizawa et al., 2008）。研究表明，在，鹰嘴豆中的肌醇半乳糖苷和棉子糖积累含量显著增加（Prafull eRFOs 还参与植物中碳水化合物的运输及储藏，与种子的脱水耐等，2015）。

3 结果与分析3 结果与分析3.1 外源棉子糖寡糖处理对高温胁迫下番茄幼苗表型及逆境生理的影响3.1.1 外源棉子糖寡糖对高温胁迫下番茄幼苗表型的影响外源喷施肌醇半乳糖苷（Gal）、肌醇（Ino）、棉子糖（Raf）、蔗糖（Suc）、半乳糖水解酶抑制剂（DGJ）和肌醇半乳糖苷与半乳糖水解酶抑制剂等量混合（G+D），对照喷同量蒸馏水（H2O），喷施后对高温下幼苗表型进行观察。高温处理前，所有幼苗长势相同，生长状况良好；38℃恒温处理 6 天后，对照 H2O 幼苗茎秆失水倒伏，呈现萎蔫状态，G+D 和 Suc 处理的幼苗仅出现轻度萎蔫，其中喷施 Suc 的幼苗萎蔫程度高，所有幼苗中喷施 Gal、DGJ 和 Ino 的幼苗长势较好，叶片无发黄现象，喷施 Raf 的幼苗在 38℃处理后部分叶片发黄，但茎秆挺直，无脱水现象，根据这些结果初步判定外源喷施棉子糖寡糖能在高温条件下对幼苗起到一定保护作用，其中喷施 Gal、DGJ 和 Ino 效果更好。

高温胁迫对外源喷施棉子糖寡糖番茄幼苗叶片相对电导率的xogenous RFOs on electrolyte leakage of tomato seeding leaves温胁迫时，体内活性氧增加，造成植物氧化胁迫。醛含量。正常条件下，植株 H2O2含量为 0.0813 mm H2O2积累大幅度上调，增加了 0.041 mmol·gprot-1，外，其他糖类处理的植株 H2O2积累水平无明显差异丙二醛含量在高温胁迫后上调明显，其他糖类处理的株丙二醛含量积累最少为 3.0 nmol·mgprot-1，其次是·mgprot-1和 4.2 nmol·mgprot-1，蔗糖处理的植株丙二图 4B）。这些结果表明，高温胁迫增加了植株过氧化类物质对植株氧化程度有一定缓解，外源喷施 Ino、平衡。BB
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本文编号：2882638