苍耳锰耐性的生理机制及转录组学研究
发布时间：2023-12-02 18:26
锰污染是全球酸性土壤上主要的植物生长限制因子,它不但降低农作物的产量和品质,而且可通过食物链危害人类健康。植物修复技术是治理锰污染土壤最重要的方法之一,优选适合的修复植物则是应用该技术的关键。苍耳(Xanthium strumarium)具有生物量大、生长速度快和生态适应性广等优点,并且锰耐性强,是锰污染土壤修复的理想候选材料。虽然植物锰耐性方面的研究已有报道,但植物整个生活史对锰胁迫的响应以及锰胁迫下锰累积与解毒的生理与分子机制仍不完全清楚。本论文以矿山生态型苍耳(ME)和非矿山生态型苍耳(NME)为材料,结合室内盆栽和水培实验,采用显微观察、超薄切片技术、常规理化分析手段以及高通量测序和荧光定量PCR等相结合的方法,开展了锰胁迫下苍耳的物候特征与生物量分配策略、叶片和根系显微及超微结构特征、生理响应特点、锰在各器官和亚细胞水平的积累分布规律及赋存形态、叶片在转录水平上对锰胁迫的响应等方面的研究。主要研究结果为:(1)锰胁迫下苍耳物候和生物量分配策略在2种生态型之间和不同生长发育时期存在显著差异。与NME相比,锰胁迫下ME的抽薹、开花和结实时间分别提前了1.50～3.50d、2.50...
【文章页数】：251 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 锰污染现状及危害
1.1.1 锰污染现状
1.1.2 锰污染的危害
1.2 生态型的定义与分类
1.3 锰对植物的影响
1.3.1 锰对植物生长的影响
1.3.2 锰对植物形态结构的影响
1.3.3 锰对植物光合作用的影响
1.3.4 锰对植物抗逆生理特性的影响
1.4 植物体内锰的累积、分布和赋存形态
1.4.1 锰在植物体内的累积
1.4.2 锰在植物体内的分布特征
1.4.3 锰在植物体内的赋存形态
1.5 植物对锰的分子响应机制
1.6 研究目的与研究内容
1.6.1 问题提出
1.6.2 研究目的与意义
1.6.3 研究内容
1.7 研究技术路线
2 锰胁迫对苍耳物候和生物量分配的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 植物培养与实验处理
2.1.3 种子萌发和生长指标的测定
2.1.4 物候期的观测
2.1.5 生物量的测定
2.1.6 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 锰胁迫对苍耳种子萌发的影响
2.2.2 锰胁迫对苍耳物候的影响
2.2.3 锰胁迫对苍耳生物量及其分配的影响
2.3 讨论
2.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳的种子萌发特性
2.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳的物候特征
2.3.3 锰胁迫下2种生态型苍耳的生物量分配策略
2.4 小结
3 锰胁迫对苍耳叶片和根系形态结构的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 植物培养与实验处理
3.1.2 显微结构观察
3.1.3 表皮气孔观察
3.1.4 超微结构观察
3.1.5 测量与数据处理
3.2 结果与分析
3.2.1 锰胁迫对苍耳叶片形态与结构的影响
3.2.2 锰胁迫对苍耳根系形态与结构的影响
3.3 讨论
3.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳叶片的形态结构变化
3.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳根系的形态结构变化
3.4 小结
4 苍耳对锰胁迫的光合及生理生化响应
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 植物培养与实验处理
4.1.3 光合生理指标的测定
4.1.4 抗逆生理指标的测定
4.1.5 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 锰胁迫对苍耳光合生理特性的影响
4.2.2 锰胁迫对苍耳抗逆生理特性的影响
4.3 讨论
4.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳的光合生理特性
4.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳的抗逆生理特性
4.4 小结
5 锰在苍耳器官和亚细胞水平的积累分配规律及赋存形态
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 植物培养与实验处理
5.1.3 植物收获与分析
5.1.4 锰的亚细胞组分测定
5.1.5 锰的化学形态测定
5.1.6 质量保证与质量控制
5.1.7 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 锰胁迫下苍耳各器官锰的积累分配规律
5.2.2 锰在苍耳中的亚细胞分布
5.2.3 锰在苍耳中的化学形态
5.3 讨论
5.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳对锰的累积和转运特征
5.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳中锰的亚细胞分布特征
5.3.3 锰胁迫下2种生态型苍耳中锰的化学形态特征
5.4 小结
6 苍耳叶片响应锰胁迫的转录组学研究
6.1 实验材料
6.1.1 植物培养与实验处理
6.1.2 主要仪器设备与试剂
6.2 实验方法
6.2.1 RNA提取与质量检测
6.2.2 cDNA文库构建与RNA-Seq测序
6.2.3 数据组装与生物信息学分析
6.2.4 部分差异表达基因的qRT-PCR验证
6.3 结果与分析
6.3.1 转录组测序及数据组装
6.3.2 Unigenes功能注释与分析
6.3.3 差异表达基因功能注释与富集分析
6.3.4 苍耳可能参与锰胁迫防御和解毒机制的候选基因及其表达
6.3.5 部分差异表达基因qRT-PCR验证
6.4 讨论
6.4.1 苍耳转录组测序与序列组装
6.4.2 2种生态型苍耳在锰胁迫下的转录水平差异
6.4.3 差异表达基因的功能注释
6.4.4 锰胁迫防御和解毒相关基因及功能预测
6.5 小结
7 主要研究结论、创新点与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间的学术成果
致谢
本文编号：3870096
【文章页数】：251 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 锰污染现状及危害
1.1.1 锰污染现状
1.1.2 锰污染的危害
1.2 生态型的定义与分类
1.3 锰对植物的影响
1.3.1 锰对植物生长的影响
1.3.2 锰对植物形态结构的影响
1.3.3 锰对植物光合作用的影响
1.3.4 锰对植物抗逆生理特性的影响
1.4 植物体内锰的累积、分布和赋存形态
1.4.1 锰在植物体内的累积
1.4.2 锰在植物体内的分布特征
1.4.3 锰在植物体内的赋存形态
1.5 植物对锰的分子响应机制
1.6 研究目的与研究内容
1.6.1 问题提出
1.6.2 研究目的与意义
1.6.3 研究内容
1.7 研究技术路线
2 锰胁迫对苍耳物候和生物量分配的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 植物培养与实验处理
2.1.3 种子萌发和生长指标的测定
2.1.4 物候期的观测
2.1.5 生物量的测定
2.1.6 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 锰胁迫对苍耳种子萌发的影响
2.2.2 锰胁迫对苍耳物候的影响
2.2.3 锰胁迫对苍耳生物量及其分配的影响
2.3 讨论
2.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳的种子萌发特性
2.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳的物候特征
2.3.3 锰胁迫下2种生态型苍耳的生物量分配策略
2.4 小结
3 锰胁迫对苍耳叶片和根系形态结构的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 植物培养与实验处理
3.1.2 显微结构观察
3.1.3 表皮气孔观察
3.1.4 超微结构观察
3.1.5 测量与数据处理
3.2 结果与分析
3.2.1 锰胁迫对苍耳叶片形态与结构的影响
3.2.2 锰胁迫对苍耳根系形态与结构的影响
3.3 讨论
3.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳叶片的形态结构变化
3.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳根系的形态结构变化
3.4 小结
4 苍耳对锰胁迫的光合及生理生化响应
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 植物培养与实验处理
4.1.3 光合生理指标的测定
4.1.4 抗逆生理指标的测定
4.1.5 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 锰胁迫对苍耳光合生理特性的影响
4.2.2 锰胁迫对苍耳抗逆生理特性的影响
4.3 讨论
4.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳的光合生理特性
4.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳的抗逆生理特性
4.4 小结
5 锰在苍耳器官和亚细胞水平的积累分配规律及赋存形态
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 植物培养与实验处理
5.1.3 植物收获与分析
5.1.4 锰的亚细胞组分测定
5.1.5 锰的化学形态测定
5.1.6 质量保证与质量控制
5.1.7 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 锰胁迫下苍耳各器官锰的积累分配规律
5.2.2 锰在苍耳中的亚细胞分布
5.2.3 锰在苍耳中的化学形态
5.3 讨论
5.3.1 锰胁迫下2种生态型苍耳对锰的累积和转运特征
5.3.2 锰胁迫下2种生态型苍耳中锰的亚细胞分布特征
5.3.3 锰胁迫下2种生态型苍耳中锰的化学形态特征
5.4 小结
6 苍耳叶片响应锰胁迫的转录组学研究
6.1 实验材料
6.1.1 植物培养与实验处理
6.1.2 主要仪器设备与试剂
6.2 实验方法
6.2.1 RNA提取与质量检测
6.2.2 cDNA文库构建与RNA-Seq测序
6.2.3 数据组装与生物信息学分析
6.2.4 部分差异表达基因的qRT-PCR验证
6.3 结果与分析
6.3.1 转录组测序及数据组装
6.3.2 Unigenes功能注释与分析
6.3.3 差异表达基因功能注释与富集分析
6.3.4 苍耳可能参与锰胁迫防御和解毒机制的候选基因及其表达
6.3.5 部分差异表达基因qRT-PCR验证
6.4 讨论
6.4.1 苍耳转录组测序与序列组装
6.4.2 2种生态型苍耳在锰胁迫下的转录水平差异
6.4.3 差异表达基因的功能注释
6.4.4 锰胁迫防御和解毒相关基因及功能预测
6.5 小结
7 主要研究结论、创新点与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间的学术成果
致谢
本文编号：3870096
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