响应盐及干旱胁迫的花生茉莉酸合成关键基因的筛选和功能鉴定

发布时间：2021-02-19 22:41

　　花生是世界上重要的油料和经济作物之一。随着全球气候变化,我国北方花生产区降雨量持续减少,干旱、半干旱和盐碱地面积扩大,干旱胁迫和盐胁迫成为导致花生减产、品质降低的重要因素。茉莉酸（Jasmonic acid,JA）是一种环戊酮类植物激素,研究表明,JA在干旱、盐碱、高温、病虫害等逆境胁迫响应中具有重要作用。本研究利用转录组测序挖掘花生响应干旱胁迫和盐胁迫的高丰度差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,筛选到响应两种胁迫并且显著上调表达的茉莉酸合成相关基因。进一步分析花生茉莉酸合成相关基因的组织表达模式,筛选出两个花生茉莉酸合成关键基因AhAOC9和AhAOS9,并利用基因转化与VIGS技术对这两个基因进行了功能验证。主要研究结果如下:（1）转录组测序挖掘响应花生干旱、盐胁迫的重要基因:分别对盐胁迫和干旱胁迫下转录组测序得到的数据进行分析,获得响应两种胁迫的177个上调DEGs和108个下调DEGs,GO分析和KEGG分析表明这些DEGs显著富集于“糖类代谢”、“苯丙烷生物合成”及“α-亚麻酸途径”等通路。筛选到LOX基因（Araip.84... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 干旱、盐胁迫对植物的危害
        1.1.1 干旱胁迫对植物的影响
            1.1.1.1 干旱胁迫对植物生长发育及形态结构的影响
            1.1.1.2 干旱胁迫对植物生理生化的影响
            1.1.1.3 干旱胁迫对花生的影响
        1.1.2 盐胁迫对植物的影响
            1.1.2.1 盐胁迫对植物生长发育及形态结构的影响
            1.1.2.2 盐胁迫对植物生理生化的影响
            1.1.2.3 盐胁迫对花生的影响
        1.1.3 花生抗旱耐盐基因研究进展
            1.1.3.1 花生抗旱耐盐基因的挖掘
            1.1.3.2 花生抗旱耐盐基因的功能分析
    1.2 植物茉莉酸的研究进展
        1.2.1 茉莉酸衍生物及在植物中的分布
        1.2.2 茉莉酸在植物生长发育中的作用
        1.2.3 茉莉酸在植物抗逆中的作用
        1.2.4 茉莉酸的检测方法
            1.2.4.1 气相色谱法
            1.2.4.2 液相色谱法
        1.2.5 茉莉酸的生物合成
            1.2.5.1 脂氧合酶LOX
            1.2.5.2 丙二烯氧化物合成酶AOS
            1.2.5.3 丙二烯氧化物环化酶AOC
            1.2.5.4 OPDA还原酶OPR
            1.2.5.5 茉莉酸羧基甲基转移酶JMT
        1.2.6 逆境胁迫对茉莉酸含量的影响
        1.2.7 逆境胁迫对茉莉酸合成相关基因的影响
    1.3 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株和质粒
        2.1.3 酶及主要试剂
    2.2 实验方法
        2.2.1 材料培养及处理取样方法
        2.2.2 总RNA的提取
        2.2.3 RNA反转录及荧光定量PCR实验
            2.2.3.1 RNA反转录合成c DNA
            2.2.3.2 荧光定量PCR反应
        2.2.4 转录组测序
        2.2.5 茉莉酸含量测定
            2.2.5.1 茉莉酸的提取
            2.2.5.2 茉莉酸含量测定方法
        2.2.6 茉莉酸合成相关基因的全基因组鉴定及生物信息学分析
            2.2.6.1 数据检索与收集
            2.2.6.2 基因多序列比对与系统进化树分析
            2.2.6.3 染色体分布、基因结构和蛋白保守基序分析
            2.2.6.4 基因表达模式分析
        2.2.7 基因克隆
        2.2.8 表达载体构建
            2.2.8.1 质粒提取
            2.2.8.2 连接及大肠杆菌转化
            2.2.8.3 农杆菌转化
        2.2.9 拟南芥遗传转化
            2.2.9.1 拟南芥处理和基因转化
            2.2.9.2 阳性植株筛选
            2.2.9.3 转基因拟南芥的表型鉴定
        2.2.10 VIGS基因沉默
            2.2.10.1 花生注射VIGS重组载体
            2.2.10.2 花生沉默植株的表型鉴定
3 结果与分析
    3.1 转录组测序挖掘花生逆境响应基因
        3.1.1 转录组测序挖掘响应盐胁迫基因
        3.1.2 转录组测序挖掘响应干旱胁迫基因
        3.1.3 盐胁迫和干旱胁迫共同诱导的差异表达基因
        3.1.4 茉莉酸合成相关基因表达分析
        3.1.5 茉莉酸合成相关基因共表达网络
    3.2 花生茉莉酸含量对干旱胁迫的响应
        3.2.1 茉莉酸定量方法优化
        3.2.2 花生中茉莉酸的时空分布
        3.2.3 花生胁迫后茉莉酸含量
        3.2.4 花生干旱胁迫后不同品种中茉莉酸含量
    3.3 茉莉酸合成相关基因的全基因组鉴定与生物信息学分析
        3.3.1 茉莉酸合成相关基因的筛选鉴定
        3.3.2 茉莉酸合成相关基因的系统进化树分析
        3.3.3 茉莉酸合成相关基因的基因组分布特征
        3.3.4 茉莉酸合成相关基因的结构分析
        3.3.5 茉莉酸合成相关基因组织表达模式分析
    3.4 茉莉酸合成关键基因的功能分析
        3.4.1 茉莉酸合成关键基因克隆与表达分析
        3.4.2 茉莉酸合成关键基因过表达载体构建
        3.4.3 转基因拟南芥的获得及AhAOS9、AhAOC9 基因功能分析
        3.4.4 花生AhAOS9和AhAOC9 基因VIGS沉默载体构建
        3.4.5 花生AhAOS9和AhAOC9 基因沉默对抗旱性的影响
4 讨论
    4.1 花生对干旱、盐胁迫的响应
    4.2 不同状态下花生茉莉酸含量分析
    4.3 茉莉酸合成相关基因的生物学功能及进化分析
    4.4 花生AhAOS9和AhAOCs基因的功能分析
    4.5 研究存在的不足与展望
5 结论
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]Jasmonic acid alleviates cadmium toxicity in Arabidopsis via suppression of cadmium uptake and translocation[J]. Gui Jie Lei,Li Sun,Ying Sun,Xiao Fang Zhu,Gui Xin Li,Shao Jian Zheng.  Journal of Integrative Plant Biology. 2020(02)
[2]花生地方品种骨干种质代表性评价与耐旱性鉴定[J]. 闫彩霞,成波,李春娟,郑奕雄,韩柱强,陈静,单世华.  花生学报. 2019(04)
[3]CaCl2对NaCl胁迫下酸枣幼苗内源激素含量的影响[J]. 王振东,鲁晓燕,涂文文,王晓丽,何晨晨.  石河子大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]转录组测序技术的研究和应用进展[J]. 崔凯,吴伟伟,刁其玉.  生物技术通报. 2019(07)
[5]TSA对花生不同抗旱品种的根响应干旱的影响[J]. 张志,黄莹琳,王金祥,胡博,李玲.  植物生理学报. 2019(06)
[6]聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫对三叶草生长及抗氧化酶活性的影响[J]. 李妍,宋凯旋,赵静,张秀玲,戴忠民,李学贵.  北方园艺. 2019(11)
[7]‘西伯利亚’百合丙二烯氧化物环化酶基因LsAOC的克隆及其表达分析[J]. 付宇辰,吴琦,闫子飞,胡增辉,冷平生.  北京农学院学报. 2019(04)
[8]不同品种花生耐盐性及Na+吸收动力学特性[J]. 张冠初,张智猛,慈敦伟,丁红,杨吉顺,史晓龙,田家明,戴良香.  中国农业科技导报. 2019(02)
[9]茉莉酸甲酯生物活性研究进展[J]. 张知晓,泽桑梓,户连荣,刘凌,季梅.  河南农业科学. 2018(11)
[10]桃PpSnRK1α基因调控植株的生长发育进程[J]. 王贵芳,于雯,罗静静,王文茹,张淑辉,肖元松,彭福田.  植物生理学报. 2018(10)

博士论文
[1]桑树茉莉酸生物合成与信号转导途径基因的鉴定和功能研究[D]. 王青.西南大学 2017
[2]花生ERF转录因子基因克隆及其在非生物胁迫下的功能研究[D]. 张建成.山东农业大学 2016



本文编号：3041795