枳同源四倍体抗逆机理解析及两个胁迫响应基因功能鉴定
发布时间：2021-04-27 03:17
枳（Poncirus trifoliata（L.）Raf.）是柑橘中最常用的砧木,具有优良的抗寒性和抗病性,但是,枳抗旱性和抗盐性相对较弱,影响了其在生产上的应用范围。研究表明,多倍体植物常常表现出更强的抗逆性,倍性育种可作为培育柑橘抗逆种质的重要手段。此外,基因工程作为生物技术的核心,也是培育抗逆种质的重要技术。因此,在枳中发掘多倍体资源,筛选重要的抗逆基因,对柑橘的生产和应用具有重要的意义。在此背景下,本研究首先从枳自然实生群体中筛选了一批同源四倍体材料,分析了其抗旱性和抗盐性,之后利用RNA-seq解析了四倍体枳的抗逆机理,并从中筛选了两个重要的胁迫响应基因研究了其功能。主要研究结果如下:1.基于形态学初选,流式细胞仪和染色体计数验证,从约20000株枳的天然实生苗中筛选出75株四倍体枳,四倍体的发生率约为0.375%。通过全基因组SNP分析表明其均为同源四倍体。四倍体与二倍体相比植株矮,叶片增厚、变宽,下表皮气孔密度降低,细胞增大。干旱和盐处理后,通过观察四倍体和二倍体的表型并测定相关抗逆指标,发现四倍体抗旱性和抗盐性均显著强于二倍体。2.为分析四倍体枳的抗旱机制,我们对处理前...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 前言
1 研究背景
2 文献综述
2.1 植物多倍体研究进展
2.1.1 多倍体的创制
2.1.2 多倍体植物的抗逆性
2.1.3 多倍体植物抗逆机理
2.2 植物非生物胁迫研究概述
2.2.1 植物干旱胁迫响应机理
2.2.2 植物盐胁迫响应机理
3 本研究目的与内容
第二章 枳同源四倍体的筛选与抗性鉴定
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 枳四倍体的筛选流程
2.3 枳四倍体重测序与SNP分析
2.4 表型和组织细胞结构的观测
2.5 胁迫处理
2.6 生理指标的测定
3 结果与分析
3.1 枳四倍体的筛选与鉴定
3.2 枳四倍体与二倍体重测序亲缘关系分析
3.3 枳四倍体和二倍体表型与组织细胞结构比较
3.4 枳四倍体和二倍体抗旱性比较
3.5 枳四倍体和二倍体抗盐性比较
4 讨论
4.1 柑橘中同源四倍体的筛选
4.2 多倍体的表型变异
4.3 多倍体植物的抗逆性普遍增强
5 本章小结
第三章 枳同源四倍体抗旱机制解析
1 引言
2 材料与方法
2.1 RNA-seq
2.2 实时荧光定量PCR（qPCR）
2.3 生理指标的测定
2.4 DAB和 NBT染色
3 结果与分析
3.1 枳二倍体和四倍体转录组测序
3.2 差异表达基因筛选与验证
3.3 差异表达基因GO富集分析
3.4 差异表达基因KEGG富集分析
3.5 枳四倍体与二倍体抗氧化能力比较
3.6 枳四倍体与二倍体蔗糖代谢比较
4 讨论
4.1 转录组响应在四倍体抗旱中发挥重要作用
4.2 四倍体具有更强的活性氧清除能力
4.3 四倍体具有更强的渗透调节能力
5 本章小结
第四章 枳同源四倍体抗盐机制解析
1 引言
2 材料与方法
2.1 转录组测序及分析
2.2 实时荧光定量PCR（qPCR）
2.3 生理指标的测定
3 结果与分析
3.1 转录组测序及差异基因筛选
3.2 GO富集分析
3.3 叶片差异基因KEGG富集分析
3.4 根中差异基因KEGG富集分析
3.5 四倍体与二倍体活性氧（ROS）清除能力比较
3.6 差异表达转录因子分析
4 讨论
5 本章小结
第五章 枳PtrLEA7 抗旱功能鉴定
1 引言
2 材料与方法
2.1 植物材料
2.2 非生物胁迫和ABA处理
2.3 基因克隆
2.4 载体构建
2.5 农杆菌转化
2.6 亚细胞定位
2.7 烟草遗传转化
2.8 枳遗传转化
2.9 转基因植株鉴定
2.10 生理指标测定
2.11 抗氧化酶相关基因表达分析
3 结果与分析
3.1 PtrLEA7 的克隆与序列分析
3.2 PtrLEA7 在不同胁迫下的表达分析
3.3 PtrLEA7 亚细胞定位
3.4 PtrLEA7 正调控抗旱性
3.5 超表达PtrLEA7 提高枳的抗氧化能力
4 讨论
5 本章小结
第六章 枳PtrMYB3 在盐胁迫中的功能鉴定及作用机制
1 引言
2 材料和方法
2.1 植物材料
2.2 胁迫处理
2.3 基因和启动子克隆
2.4 载体构建
2.5 亚细胞定位
2.6 转录活性分析
2.7 病毒介导的基因沉默（VIGS）
2.8 盐胁迫相关基因表达量分析
2.9 双荧光素酶（LUC）活性检测
3 结果与分析
3.1 PtrMYB3 的克隆与序列分析
3.2 PtrMYB3 在不同胁迫下的表达分析
3.3 PtrMYB3 是一个典型的转录因子
3.4 PtrMYB3 负调控枳的抗盐性
3.5 PtrMYB3 调控盐胁迫相关基因的表达
3.6 PtrMYB3 负调控POD启动子表达
4 讨论
4.1 PtrMYB3 受多种胁迫诱导
4.2 PtrMYB3 负调控抗盐性
4.3 PtrMYB3与POD互作
5 本章小结
参考文献
附录Ⅰ 附表及说明
附录Ⅱ 附图及说明
附录Ⅲ 文章发表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Unraveling salt stress signaling in plants[J]. Yongqing Yang,Yan Guo. Journal of Integrative Plant Biology. 2018(09)
[2]植物四倍体抗性及其机理研究进展[J]. 韦同路,郭大勇,谢宗周,刘继红. 植物科学学报. 2017(03)
[3]多倍体植物抗逆性研究进展[J]. 魏望,施富超,王东玮,彭丽,葛刚,孙宝腾. 西北植物学报. 2016(04)
[4]二倍体、四倍体苹果矮化砧木SH40抗寒性的比较研究[J]. 贾林光,王红宁,邵建柱,张学英,孙建设. 河北农业大学学报. 2015(04)
[5]10个柑橘砧木类型同源四倍体的发掘与SSR鉴定[J]. 梁武军,解凯东,郭大勇,谢宗周,伊华林,郭文武. 果树学报. 2014(01)
[6]基于早实核桃不同品种叶片组织结构的抗寒性划分[J]. 刘杜玲,张博勇,彭少兵,朱海兰,刘淑明,杜婷. 果树学报. 2012(02)
[7]红地球葡萄四倍体芽变新品种红太阳的选育[J]. 武瑞俊,王耀胜. 山西果树. 2011(03)
[8]镉胁迫下二倍体和同源四倍体油菜DNA甲基化差异分析[J]. 孟华兵,杜雪,姜宇晓,朴学成,郭万里,蒋立希. 核农学报. 2010(06)
[9]不同染色体倍性西瓜对枯萎病的抗性研究[J]. 刘文革,阎志红,赵胜杰,古勤生,李丽. 长江蔬菜. 2009(18)
[10]完全花山葡萄四倍体种质的发现及鉴定[J]. 赵淑兰,王军,葛玉香,沈育杰,林盛华,李晓红. 园艺学报. 2003(04)
硕士论文
[1]红阳猕猴桃四倍体诱导及其抗溃疡病特性初探[D]. 张弛.西南大学 2011
本文编号：3162657
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 前言
1 研究背景
2 文献综述
2.1 植物多倍体研究进展
2.1.1 多倍体的创制
2.1.2 多倍体植物的抗逆性
2.1.3 多倍体植物抗逆机理
2.2 植物非生物胁迫研究概述
2.2.1 植物干旱胁迫响应机理
2.2.2 植物盐胁迫响应机理
3 本研究目的与内容
第二章 枳同源四倍体的筛选与抗性鉴定
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 枳四倍体的筛选流程
2.3 枳四倍体重测序与SNP分析
2.4 表型和组织细胞结构的观测
2.5 胁迫处理
2.6 生理指标的测定
3 结果与分析
3.1 枳四倍体的筛选与鉴定
3.2 枳四倍体与二倍体重测序亲缘关系分析
3.3 枳四倍体和二倍体表型与组织细胞结构比较
3.4 枳四倍体和二倍体抗旱性比较
3.5 枳四倍体和二倍体抗盐性比较
4 讨论
4.1 柑橘中同源四倍体的筛选
4.2 多倍体的表型变异
4.3 多倍体植物的抗逆性普遍增强
5 本章小结
第三章 枳同源四倍体抗旱机制解析
1 引言
2 材料与方法
2.1 RNA-seq
2.2 实时荧光定量PCR（qPCR）
2.3 生理指标的测定
2.4 DAB和 NBT染色
3 结果与分析
3.1 枳二倍体和四倍体转录组测序
3.2 差异表达基因筛选与验证
3.3 差异表达基因GO富集分析
3.4 差异表达基因KEGG富集分析
3.5 枳四倍体与二倍体抗氧化能力比较
3.6 枳四倍体与二倍体蔗糖代谢比较
4 讨论
4.1 转录组响应在四倍体抗旱中发挥重要作用
4.2 四倍体具有更强的活性氧清除能力
4.3 四倍体具有更强的渗透调节能力
5 本章小结
第四章 枳同源四倍体抗盐机制解析
1 引言
2 材料与方法
2.1 转录组测序及分析
2.2 实时荧光定量PCR（qPCR）
2.3 生理指标的测定
3 结果与分析
3.1 转录组测序及差异基因筛选
3.2 GO富集分析
3.3 叶片差异基因KEGG富集分析
3.4 根中差异基因KEGG富集分析
3.5 四倍体与二倍体活性氧（ROS）清除能力比较
3.6 差异表达转录因子分析
4 讨论
5 本章小结
第五章 枳PtrLEA7 抗旱功能鉴定
1 引言
2 材料与方法
2.1 植物材料
2.2 非生物胁迫和ABA处理
2.3 基因克隆
2.4 载体构建
2.5 农杆菌转化
2.6 亚细胞定位
2.7 烟草遗传转化
2.8 枳遗传转化
2.9 转基因植株鉴定
2.10 生理指标测定
2.11 抗氧化酶相关基因表达分析
3 结果与分析
3.1 PtrLEA7 的克隆与序列分析
3.2 PtrLEA7 在不同胁迫下的表达分析
3.3 PtrLEA7 亚细胞定位
3.4 PtrLEA7 正调控抗旱性
3.5 超表达PtrLEA7 提高枳的抗氧化能力
4 讨论
5 本章小结
第六章 枳PtrMYB3 在盐胁迫中的功能鉴定及作用机制
1 引言
2 材料和方法
2.1 植物材料
2.2 胁迫处理
2.3 基因和启动子克隆
2.4 载体构建
2.5 亚细胞定位
2.6 转录活性分析
2.7 病毒介导的基因沉默（VIGS）
2.8 盐胁迫相关基因表达量分析
2.9 双荧光素酶（LUC）活性检测
3 结果与分析
3.1 PtrMYB3 的克隆与序列分析
3.2 PtrMYB3 在不同胁迫下的表达分析
3.3 PtrMYB3 是一个典型的转录因子
3.4 PtrMYB3 负调控枳的抗盐性
3.5 PtrMYB3 调控盐胁迫相关基因的表达
3.6 PtrMYB3 负调控POD启动子表达
4 讨论
4.1 PtrMYB3 受多种胁迫诱导
4.2 PtrMYB3 负调控抗盐性
4.3 PtrMYB3与POD互作
5 本章小结
参考文献
附录Ⅰ 附表及说明
附录Ⅱ 附图及说明
附录Ⅲ 文章发表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Unraveling salt stress signaling in plants[J]. Yongqing Yang,Yan Guo. Journal of Integrative Plant Biology. 2018(09)
[2]植物四倍体抗性及其机理研究进展[J]. 韦同路,郭大勇,谢宗周,刘继红. 植物科学学报. 2017(03)
[3]多倍体植物抗逆性研究进展[J]. 魏望,施富超,王东玮,彭丽,葛刚,孙宝腾. 西北植物学报. 2016(04)
[4]二倍体、四倍体苹果矮化砧木SH40抗寒性的比较研究[J]. 贾林光,王红宁,邵建柱,张学英,孙建设. 河北农业大学学报. 2015(04)
[5]10个柑橘砧木类型同源四倍体的发掘与SSR鉴定[J]. 梁武军,解凯东,郭大勇,谢宗周,伊华林,郭文武. 果树学报. 2014(01)
[6]基于早实核桃不同品种叶片组织结构的抗寒性划分[J]. 刘杜玲,张博勇,彭少兵,朱海兰,刘淑明,杜婷. 果树学报. 2012(02)
[7]红地球葡萄四倍体芽变新品种红太阳的选育[J]. 武瑞俊,王耀胜. 山西果树. 2011(03)
[8]镉胁迫下二倍体和同源四倍体油菜DNA甲基化差异分析[J]. 孟华兵,杜雪,姜宇晓,朴学成,郭万里,蒋立希. 核农学报. 2010(06)
[9]不同染色体倍性西瓜对枯萎病的抗性研究[J]. 刘文革,阎志红,赵胜杰,古勤生,李丽. 长江蔬菜. 2009(18)
[10]完全花山葡萄四倍体种质的发现及鉴定[J]. 赵淑兰,王军,葛玉香,沈育杰,林盛华,李晓红. 园艺学报. 2003(04)
硕士论文
[1]红阳猕猴桃四倍体诱导及其抗溃疡病特性初探[D]. 张弛.西南大学 2011
本文编号：3162657
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/3162657.html
