盐胁迫下滨柃（Eurya emarginata）幼苗的生理响应和转录组分析

发布时间：2017-12-23 03:21

本文关键词：盐胁迫下滨柃（Eurya emarginata）幼苗的生理响应和转录组分析　出处：《浙江海洋大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本研究对滨柃(Eurya emarginata)进行不同程度盐胁迫处理,以氯化钠溶液为模拟盐溶液,设置三个浓度梯度,分别为0(对照组)、150(低浓度组)和300mmol/L(高浓度组)浓度,选取消毒后的健康种子,萌发后获得两个月大滨柃幼苗,胁迫培养35天之后观察各组滨柃生长状况,并采集根、茎、叶样品,测定它在不同盐胁迫条件下的含水率、各抗氧酶活性(Cu/Zn-SOD、CAT、POD、GPx)、叶绿素、光合参数(净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度)和脯氨酸及其相关酶活性(P5CS酶、脯氨酸脱氢酶)等生理数据的变化,并取叶子和根样品进行转录组测序分析,旨在探讨滨柃盐耐受的反应机理。研究结果如下:在低盐胁迫(150mmol/L)时,和对照组对比发现Cu/Zn-SOD、CAT、POD和PDH(脯氨酸脱氢酶)活性略有下降,P5CS酶活性、H+-ATPas活性上升,光合参数略有下降,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和无显著性差异(P0.05),叶绿素含量下降,各组织含水率下降,GPx基本不受影响,脯氨酸也没有明显的积累,滨柃叶和根中的离子含量发生变化,Na+累积量增加,同时K+含量下降,钠钾比例降低,但滨柃生长状况良好,说明各项生理数据的变化均在滨柃自身耐受能力内。在高盐胁迫(300mmol/L)时,和对照组对比发现,滨柃呼吸代谢总呼吸速率加快,光合效应受盐胁迫抑制,光合参数显著下降,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度有显著差异(P0.05);叶绿素含量显著下降,叶绿素a比对照组平均减少50.14%,叶绿素b比对照组平均减少65.27%(P0.05)。植物体内水分含量降低,严重的限制了Cu/Zn-SOD、CAT和PDH(脯氨酸脱氢酶)、POD、GPx、P5CS酶、H+-ATPas的活性,脯氨酸和丙二醛大量积累,破坏了滨柃体内活性氧化物的代谢,其体内自由基被大量清除等,加重了细胞膜脂的过氧化程度,代谢产物丙二醛变多,电解质渗透率增强,细胞膜受到极大损害。滨柃叶和根中的离子含量发生变化,Na+累积量增加,对细胞的产生毒害作用,同时K+含量下降,钠钾比例降低,打乱了滨柃体内的离子动态平衡。通过滨柃的转录组测序,发现翻译、核糖体结构和生物转化(Translation,ribosomal structure and biogenesis);一般性功能预测(General function prediction only);蛋白质转译后修饰,蛋白质转换和伴侣蛋白(Posttranslational modification,protein turnover,chaperones);能量的产生和转换(Energy production and conversion)等功能类别中差异表达基因富集显著,光合作用通路(Photosynthesis pathways),光合作用天线蛋白通路(photosynthesis-antenna proteins pathways)和核糖体核糖体通路(Ribosome pathways)中的差异基因富集显著[FDR0.01且FC(Fold Change)≥2]。对测序所得数据进行分析,在滨柃经过300mmol/L氯化钠盐胁迫35天之后,参与Cu/Zn-SOD、CAT、GPx、P5CS、H+-ATPase和PDH等酶合成的反应过程涉及的基因多数表达下调[FDR0.01且FC(Fold Change)≥2],即受到了抑制;在滨柃经过150mmol/L氯化钠盐胁迫35天之后,控制Cu/Zn-SOD和PDH合成对应基因也表现为下调,但富集程度较低,而控制CAT,GPx,H+-ATPase对应基因上调表达,P5CS基因则表达基本不受影响。这说明在分子层面上,滨柃有着与生理层面相对应的调控机制,在低盐胁迫的时候能够抵抗盐害带来的影响,有较强的耐盐性。在高盐害胁迫时,P5CS基因表达上调,说明其在对抗外界盐害时有极其重要的作用,而Cu/Zn-SOD、CAT、GPx、P5CS、H+-ATPase基因表达下调,说明滨柃在300mmol/L浓度氯化钠胁迫时,相关耐盐基因表达受到抑制,滨柃生长代谢受阻,影响其正常生长。通过滨柃的转录组测序,得到大量的转录本序列和Unigene序列,组装后形成滨柃的Unigene库。将得到基因组序列进行比对,获得差异表达基因,数据显示在盐胁迫下滨柃的差异基因表达既有上调又有下调,其中以下调表达为主。根据Unigene库序列进行GO注释、COG注释和KEGG注释,分别得到各Unigene的相应功能及代谢途径,其中,为今后在基因组学和分子生物学的研究奠定基础。滨柃耐盐性较强,在150mmol/L的盐胁迫环境下能够正常健康的生长,可以作为海岛环境修复的耐盐优势树种。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q945.78;Q943.2

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