基于转录组和miRNA测序的细叶百合鳞茎休眠解除的分子机理

发布时间：2022-01-17 17:13

　　细叶百合（Lilium pumium）为野生百合,其耐寒性强,是百合育种的良好亲本材料之一。百合鳞茎具有自然休眠的特性,只有在适宜的环境条件下才能从营养生长阶段过渡到生殖生长阶段,因此鳞茎休眠机制的研究一直备受关注,通常情况下,低温处理是打破百合鳞茎休眠的有效方法之一,国内外关于百合鳞茎休眠的研究主要集中在栽培种休眠解除过程中形态解剖和生理生化变化上,而对于野生百合休眠分子机理研究相对较少。此外,利用分子育种手段缩短百合休眠时间,加速其生产应用及推广,对于百合的周年供应和品质保障具有重要意义。前期研究表明,通过5℃C低温处理的百合鳞茎90d可以完全解除休眠。为了探究鳞茎休眠解除的分子机制,本研究以野生细叶百合为试验材料,在顶芽生长点细胞超微结构和鳞茎外部形态学观察的基础上,分别在低温处理后Od,30d,60d,90d对鳞茎进行取材,利用Illumina/SolexaHiseq 2000技术平台对其进行转录组测序分析,获得对应的转录组信息和miRNA数据。主要研究结果如下:1、细叶百合在低温储藏进程中,线粒体大多数呈现球形,高尔基体囊泡层增多,淀粉粒含量显著降低。低温储藏过程伴随休眠解除... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 球根植物休眠调控的机制研究
        1.1.1 温度对高等植物休眠的影响
        1.1.2 激素对球根植物休眠的影响
        1.1.3 碳水化合物和自由水含量与植物休眠的关系
        1.1.4 保护酶和内源物质对球根植物休眠解除的影响
    1.2 高等植物低温打破休眠诱导成花的研究
    1.3 差异表达基因筛选技术—表达谱和miRNA测序技术
        1.3.1 表达谱测序RNA-Seq技术
        1.3.2 植物miRNA参与基因表达调控作用
    1.4 研究的目的与意义
    1.5 技术路线
2 细叶百合低温解除休眠过程中鳞茎结构变化
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料与种植条件
        2.1.2 试验方法与设计
    2.2 结果与分析
        2.2.1 细叶百合鳞茎休眠过程中顶芽生长点细胞超微结构变化
        2.2.2 细叶百合鳞茎休眠过程中鳞茎顶芽结构特征观察
    2.3 讨论
        2.3.1 鳞茎休眠解除过程顶芽生长点细胞超微结构的变化
        2.3.2 鳞茎休眠解除过程中顶芽外部形态结构的变化
    2.4 本章小结
3 细叶百合鳞茎低温储藏期间转录组测序分析
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 鳞茎总RNA的提取与检测
        3.1.3 cDNA文库的构建及测序
        3.1.4 数据预处理和序列拼接
        3.1.5 基因功能分类
        3.1.6 候选基因的qRT-PCR表达分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 细叶百合鳞茎总RNA质量检测
        3.2.2 测序数据
        3.2.3 Unigenes表达量估算与重复相关性评估
        3.2.4 基因表达量聚类热图分析
        3.2.5 差异基因表达分析
        3.2.6 差异基因GO功能富集分析
        3.2.7 差异基因KEGG富集分析
        3.2.8 休眠解除过程淀粉和蔗糖代谢相关基因
        3.2.9 休眠解除过程能量代谢途径相关基因
        3.2.10 休眠解除过程激素信号转导途径相关基因
        3.2.11 休眠解除过程抗氧化反应相关基因
        3.2.12 休眠解除过程DNA甲基化相关基因
        3.2.13 休眠解除过程细胞分裂和生长相关基因
        3.2.14 差异基因的qRT-PCR表达验证
        3.2.15 休眠解除过程转录因子分析
    3.3 讨论
        3.3.1 参与休眠调控的代谢途径
        3.3.2 参与休眠调控的细胞水平活动
        3.3.3 参与休眠调控的转录因子分析
        3.3.4 细叶百合鳞茎低温储藏过程中休眠解除的机制
    3.4 本章小结
4 细叶百合鳞茎低温储藏期间miRNA测序分析
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料及处理
        4.1.2 miRNA文库构建及测序
        4.1.3 miRNA的差异表达分析
        4.1.4 miRNA靶基因的鉴定
        4.1.5 miRNA与靶基因的荧光定量验证
    4.2 结果与分析
        4.2.1 低温贮藏不同时期鳞茎miRNA深度测序
        4.2.2 保守miRNA识别
        4.2.3 识别新预测miRNA
        4.2.4 miRNA在鳞茎休眠解除中的作用
        4.2.5 差异表达的miRNA
        4.2.6 差异表达miRNA靶基因预测及其功能注释
    4.3 讨论
        4.3.1 休眠解除过程鳞茎miRNA深度测序
        4.3.2 休眠解除过程鳞茎miRNA动态表达模式
        4.3.3 休眠解除过程鳞茎miRNA和靶基因的表达模式
        4.3.4 休眠解除过程鳞茎miRNA复杂的调控机制
    4.4 本章小结
5 讨论
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]MicroRNA在种子发育、休眠与萌发过程中的作用[J]. 魏俊,陆秀君,张晓林,梅梅,黄晓丽.  遗传. 2017(01)
[2]植物芽休眠调控分子机制研究进展[J]. 丁安琪,冯莹,潘腾飞,郭志雄,潘东明.  分子植物育种. 2015(09)
[3]细叶百合低温解除休眠过程中鳞茎细胞淀粉粒及花芽分化的变化[J]. 刘芳,田忠平,蔡英杰,张雨,周蕴薇.  草业学报. 2015(09)
[4]植物生长素通过ABP1促进细胞膜泡的外排运输[J]. 柳叶,王亚红,黄妤,陈宗星,赵燕,张学文.  中国细胞生物学学报. 2014(09)
[5]低温对东方百合试管鳞茎解除休眠及生长的影响[J]. 冯晶红,张秀娟,贾桂霞.  植物生理学报. 2013(12)
[6]‘黄天霸’百合鳞茎低温解除休眠过程中形态和生理的变化[J]. 王中轩,杨森,杜运鹏,贾桂霞.  福建农林大学学报(自然科学版). 2013(01)
[7]光周期对油桃叶芽休眠诱导期抗氰呼吸的影响[J]. 李冬梅,谭秋平,张海森,高东升,于芹.  应用与环境生物学报. 2010(06)
[8]植物花芽分化研究进展[J]. 曲波,张微,陈旭辉,李楠,崔娜,李天来.  中国农学通报. 2010(24)
[9]冷藏对郁金香鳞茎碳水化合物含量及淀粉酶活性的影响[J]. 宁国龙,刘迪,艾博,毛洪玉.  北方园艺. 2010(21)
[10]外源激素和糖对石斛兰原球茎受体系统建立的影响[J]. 冯莹,赖钟雄.  福建农林大学学报(自然科学版). 2009(05)

博士论文
[1]油桐花发育及其性别决定机制研究[D]. 毛颖基.中国科学技术大学 2017
[2]百合种球生产关键技术与休眠解除中碳水化合物代谢机理研究[D]. 杨春起.中国农业大学 2016
[3]花生种子休眠解除过程中相关基因转录组学研究[D]. 陈静.南京农业大学 2015
[4]东方百合低温诱导春化的分子调控机制[D]. 刘晓华.北京林业大学 2015
[5]细叶百合鳞茎休眠解除过程的生物学分析[D]. 刘芳.东北林业大学 2014

硕士论文
[1]豆梨种子miRNA鉴定及调控其休眠解除研究[D]. 高季平.扬州大学 2017
[2]外源GA3、ABA对兰州百合种球休眠的促抑效应及其生理机制研究[D]. 黄彦玮.甘肃农业大学 2015
[3]盐胁迫下三角梅叶片相关生理变化及SOD基因的克隆分析[D]. 郭怀攀.福建农林大学 2015
[4]细叶百合花芽分化过程的形态学研究[D]. 王家艳.东北林业大学 2014
[5]GA3和CEPA处理对香水百合鳞茎冷藏期间生理及其后期生长发育的影响[D]. 覃琳岚.四川农业大学 2014
[6]东方百合杂交后代培育技术研究[D]. 陈丽娜.北京林业大学 2013
[7]低温解除百合鳞茎休眠过程中抑制性差减cDNA文库构建及EST分析[D]. 马春莲.华中农业大学 2012
[8]不同海拔对东方百合种球冷处理期间生理变化的影响[D]. 杜雨松.山西大学 2011
[9]药剂处理对百合鳞茎打破休眠及促进开花效应的研究[D]. 陈海霞.西北农林科技大学 2007
[10]东方百合自繁鳞茎的发育与冷藏生理机制研究[D]. 徐伟韦.浙江大学 2007



本文编号：3595117