小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析.

  本文关键词：小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析，由笔耕文化传播整理发布。

网友小博士近日为您收集整理了关于小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析第一章:文献综述1.1引言随着温室效应加剧,全球平均气温不断升高,极端高温天气频发,高温胁迫已成为小麦生产中的一个重要限制因素。高温胁迫是指环境温度超过植物能够耐受的程度从而对植物的生长发育造成不可逆转的影响。根据研究报道,高温能够引起小麦叶片萎蔫、生长势减弱、对病虫抗性降低、影响花的育性和籽粒发育,最终导致小麦产量下降,品质变劣。Wahidetal.,2007;Lipiecetal.,2013)?在大田环境中,干旱胁迫经常伴随高温同时出现。干旱胁迫是指土壤含水量过低或者空气过于干燥造成植物缺水的一种非生物逆境,严重影响植物正常生长发育。它能影响植物细胞的有丝分裂,减少细胞的伸长和膨胀,导致植物株高降低,叶片变小,生长迟缓(al.,2008;Farooqetal.,2009)。研究表明,干旱胁迫不仅会影响小麦的营养生长还而且还会导致小麦穗粒数和千粒重的显著降低曹阳等,2014)。在我国北方和长江中下游麦区常发生“高温逼熟”灾害,使小麦减产10%?20%,在黄、淮、海河流域及新疆麦区高温还经常伴随干旱同时出现,形成干热风,危害面积可达该区域小麦种植面积的2/3(金善宝,1983;徐建文等,2014)。因此,在分子水平上阐明小麦对高温、千旱尤其是旱热共胁迫的响应机理,鉴定抗旱耐热关键基因,具有重要的理论和实际应用意义。..1.2植物抗旱耐热的生理学基础光合作用是植物最重要的代谢过程,是植物碳水化合物的合成和能量代谢的主要途径,与植物的生长息息相关。干旱和高温都导致了植物光合作用速率下降,但其机理并不完全相同。干旱胁迫对光合作用的影响分成两类:气孔因素限制和非气孔因素限制(陈河和徐刚,2009)。气孔因素限制是指干旱导致叶片水势降低,气孔关闭,C02进入叶片减少,从而影响了光合作用中的碳同化步骤,ic,2000),另外由于叶片细胞失水,增大了细胞间距,改变了细胞膜透性,降低了C02在叶肉细胞间的传递,进而降低了光合速率。(Lawlor&ic,2002;Flexasetal.,2007;al.,2007)?非气孔因素限制是指严重的干旱胁迫能导致参与光合作用酶的活性降低,例如干旱胁迫能严重降低植物光合作用C3途径中的关键酶核***糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶Rubisco,Ribulosebisphosphatecarboxylaseoxygenase)和PEP羧化酶的活性,影响核***糖-1,5-二磷酸(RuBP)的再生,导致光合速率降低(冯福生和葛东侠,1990;Tezaraetal.,1999;Parryetal.,2002)。高温胁迫对植物光合作用的破坏也非常严重。一方面,高温能够破坏叶绿体膜和类囊体膜的超微结构,降低叶绿素的合成KumarTewari&CharanTripathy,1998);另一方面,高温导致的次生氧化胁迫能破坏叶绿素,加速其降解,从而导致了细胞中叶绿素含量降低,光合效率下降张哲等,2010)。位于叶绿体类囊体膜上的光合系统II(PhotosynthesisII,PSII)是光合系统中对高温最敏感的组分Enamieta!.,1994;云建英等,2006)。有研究表明,中高温度对PSn活性的抑制是可逆的Sha,导致旱热共同胁迫比任一种单独胁迫都更显著地降低了植物的光合效率Xu&Zhou,2005;Wangetal;2010)。但也有报道认为干旱胁迫能够提高植物光合系统的耐热性,比如:Lu和Zhang(1999)发现干旱胁迫能够增强叶绿体PSII的耐高温能力Lu&Zhang,1999)。以上研究表明干旱和高温胁迫同时发生时这两种胁迫既可以相互协同对植物造成更大伤害,也能够相互拮抗降低对植物的损伤,因此有必要对其进行更深入的研究。第二章:TAM107苗期叶片旱热胁迫转录表达谱分析研究表明,旱热共胁迫并不等同于单独干旱和高温胁迫的简单相加,这两种胁迫能够相互作用对植物造成更大的伤害,同时两种胁迫信号的互作也能够特异调控某些基因的表达和激活一些特殊代谢途径(Rizhskyetai,2004;Szucsetal,2010)。随着基因芯片和高通量测序等组学技术的应用,已经有很多研究报道了小麦转录组对单独干旱、高温胁迫的响应,但目前为止在小麦中对旱热共胁迫响应的研究尚不深入。因此,我们以小麦抗旱耐热品种TAM107为材料,进行了1小时和6小时的干旱、高温和旱热共胁迫处理,并利用IlhiminaHiseq2000测序平台进行了高通量转录表达谱分析。2.1材料和方法2.1.1供试材料小麦耐热品种TAM107。2.1.2胁迫处理方法2.1.2.1种子消毒方法(1)将TAM107的种子先用无菌ddHzO漂洗三遍。(2)用有效***3%的次***酸钠溶液消毒20分钟。(3)用无菌ddHzO漂洗大约5-6遍直到没有明显泡沫为止。2.1.2.2小麦幼苗培养条件为了使种子发芽一致,将消毒后的小麦种子置于铺有两层滤纸的无菌培养皿中4°C避光处理5天,直到大部分种子萌动。将萌动的种子腹沟朝下,方向一致均勾摆放在铺有两层滤纸的灭菌培养皿中,置于光照16h(22°C)/黑暗8h(18°C)的恒温培养箱中培养。保持培养皿里的7K在稍微没过种子的位置。第三章:小麦ABD部分同源基因响应旱热胁迫..........483.1分析方法.........483.1.1Triplets的筛选和序列比对.........483.1.2基于RNA-Seq的ABD部分同源基因.........493.2分析结果.........513.3讨论.........63第四章:小麦苗期叶片和旗叶高温胁迫转录.........664.1材料和方法.........664.1.1供试材料和胁迫处理方法.........664.1.2芯片杂交实验流程.........664.1.3数据方法.........664.2分析结果.........674.3讨论.........734.3.1苗期叶片和旗叶主要通过激活相同的基因.........73第五章:结论.........74第四章:小麦苗期叶片和旗叶高温胁迫转录表达谱对比分析在实验室条件下通常以苗期小麦作为材料来研究其抗逆机理。目前已有研究报道作物苗期抗旱性与成熟期的抗旱性以及产量是相关的。Gonzez和Ayerbe(20%)高温响应基因在苗期叶片和旗叶中的响应趋势相同,只有很少基因15.6%上调基因和12.5%下调基因)表现出苗期叶片或者旗叶特异的高温胁迫响应。芯片杂交实验流程包括:总RNA提取方法见第一章)、杂交样品的准备以及芯片杂交和扫描。后两步都是由中国农业大学基因芯片实验室完成。杂交样品的准备包括cDNA的合成和纯化、cDNA体外转录为cRNA、cRNA的生物素标定和纯化、生物素标定cRNA的片段化。片段化处理后的cRNA与基因芯片Affymetrix公司,GeneChipWheatGenomeAr

12>

  本文关键词：小麦苗期干旱、高温和旱热共胁迫转录表达谱及ABD部分同源基因表达分化分析，由笔耕文化传播整理发布。