不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征及离子稳态机制研究
发布时间：2021-04-02 17:27
【目的】本研究通过棉花对不同盐碱胁迫（NaCl、Na2SO4和NaHCO3+Na2CO3）的离子组响应特征,探讨盐碱胁迫下棉花离子组和生理代谢的关系,阐明不同耐盐性棉花品种（基因型）Na+转运的分子机理,并初步从转录组学的角度揭示盐碱胁迫下棉花的离子稳态机制,为盐渍土壤棉花的离子调控和合理施肥提供理论依据,同时也为棉花耐盐品种选育提供参考依据。【方法】本研究包括种子发芽试验,盆栽试验和土柱试验三个部分。种子发芽试验于2015年进行,试验设置三种盐分类型,分别为:NaCl、Na2SO4、Na2CO3+NaHCO3,每种盐碱类型设置5个溶液浓度水平,并以蒸馏水处理为对照（CK）。棉花品种共6个:新陆早45、新陆早61、鲁棉研24、鲁棉研28、中棉所73、中棉所92（分别用X61、X45、L24、L28、Z73和Z92表示）。每个处理重复4次。发芽试验主...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SOS信号调控途径（Hasegawa,2013）
不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征及离子稳态机制研究66的离子组都得到了很好地区分。第一主成分和第二主成分分别解释了50.7%和21.7%的变异系数，说明不同组织有着特异的离子组特征。图5-5盐碱胁迫下根茎叶离子组最小二乘法判别分析Figure5-5TissueionomevariationanalysisusingPLS-DAattheseedingstage.5.3.1棉花离子组对NaCl胁迫的响应为了揭示盐碱胁迫对棉花苗期元素分布的影响，我们对不同盐碱处理下根、茎、叶中Na，K，Ca，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe，Cu，B，Mo和Si的含量进行了分析。NaCl胁迫处理棉花根，茎和叶离子组的主成分分析如图5-6所示。根据主成分分析(PCA)显示，不同浓度梯度之间和不同棉花品种之间可被明显区分。不同梯度NaCl胁迫处理在第一主成分上被很好地分离，在根茎叶中的表现分别占总变异系数的55.1%，60.8%和53.0%（图5-6A,B和C）。第一主成分的主要贡献元素在根中为Na，Mg，S，P和Si，茎中为Na，Si，Zn，S和Mg，叶片中为Na，Mg，Zn，Fe和Mn；根中离子组的结果中（图5-6A）在第二主成分上将两个品种的棉花L24和X45清楚的区分，解释了总变异系数的28.9%，而茎离子组的结果中两个品种没有被区分，叶离子组的结果在CSH处理下将L24和X45很好的分离，解释了总变异系数的14.7%。在第二主成分的主要贡献元素在根中为Mo，Ca和Cu，茎中为K，Ca和Cu，叶片中为Ca和Mo。
不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征及离子稳态机制研究67(a)(b)(c)CK-L24CK-X45CSL-X45CSL-L24CSH-X45CSH-L24图5-6NaCl胁迫下棉花苗期根茎叶离子组主成分分析以及各元素对PC1和PC2的负荷。(A)根离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷;(B)茎离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷；(C)叶离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷。Figure5-6TissueionomevariationanalysisusingPCAattheseedingstageandtheloadingsofelementstothePC1andPC2.(A)RootionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inroots;(B)stemionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inshoots.(C)LeafionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inshoots.NaCl胁迫对棉花各组织离子分布的影响见表5-1。NaCl胁迫显著增加根中Na，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe和Si的含量，显著降低根中K，Cu、B和Mo的含量。不同品种棉花根中元素的含量也有很大差异。L24根中Na的含量与X45无显著差异，K的含量在低浓度NaCl胁迫下显著高于X45，而Zn的含量在高浓度NaCl胁迫下显著高于X45。L24根中Ca,P,Mg,S,Mn,Fe,Cu,B,Mo和Si的含量均低于X45。NaCl胁迫对L24根中S和Si的含量无明显影响，但是显著增加X45根中S和Si的含量，降低X45根中Mo的含量。NaCl胁迫显著增加棉花茎中Na，Ca，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe，Mo和Si的含量。高浓度NaCl胁迫显著降低茎中K，Cu的含量。从不同品种来看，L24茎中Fe和Cu的含量在NaCl胁迫下均显著高于X45。低浓度NaCl胁迫下L24茎中K的含量显著低于X45，而Ca的含量显著高于X45。高浓度NaCl胁迫下L24茎中K的含量显著高于X45，但是Ca的含量与X45无明显差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苦荞麦FtNHX1基因的克隆及表达分析[J]. 刘雪华,宋琎楠,张玉喜,侯丽霞,于延冲,赵方贵,刘春英,董春海,杨洪兵. 华北农学报. 2017(04)
[2]植物内整流K+通道AKT1的研究进展[J]. 胡静,胡小柯,尉秋实,袁惠君,Yousaf Jamal. 草业科学. 2017(04)
[3]NaCl胁迫对六个不同类型黑果枸杞种子萌发的影响[J]. 刘秋辰,冯建荣,郝玉杰,樊新民,张永东. 新疆农业科学. 2016(11)
[4]盐胁迫对朴树叶片渗透调节物质及保护酶系统的影响[J]. 周丹丹,李存华,杨庆山,刘德玺,刘桂民. 山东林业科技. 2016(02)
[5]棉花耐盐相关基因GhVP的表达及功能分析[J]. 赵小洁,穆敏,陆许可,阴祖军,王德龙,王俊娟,樊伟丽,王帅,叶武威. 棉花学报. 2016(02)
[6]不同盐胁迫对啤酒大麦种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 包奇军,柳小宁,张华瑜,徐银萍,火克仓,武魏国,潘永东. 大麦与谷类科学. 2015(04)
[7]盐胁迫对植物的影响及植物对盐胁迫的适应性[J]. 韩志平,张海霞,周凤. 山西大同大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]盐胁迫下棉花K+和Na+离子转运的耐盐性生理机制[J]. 王宁,杨杰,黄群,苏桂兰,周红,许庆华,董合林,严根土. 棉花学报. 2015(03)
[9]盐胁迫下不同品种小麦苗期渗透调节物质含量的变化[J]. 刘艳丽,刘桂珍,茹德平,崔党群. 山东农业科学. 2015(04)
[10]植物的耐盐生物学机制研究进展[J]. 刘欣. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2015(02)
博士论文
[1]对比根系转录组研究棉花盐胁迫应答及耐受机理[D]. 师恭曜.中国农业大学 2015
[2]土壤盐分离子迁移及其分异规律对环境因素的响应机制[D]. 郭全恩.西北农林科技大学 2010
[3]盐碱地四种主要致害盐分对虎尾草胁迫作用的混合效应与机制[D]. 李长有.东北师范大学 2009
硕士论文
[1]棉花幼苗根系对盐胁迫的响应及机制[D]. 赵远伟.河北农业大学 2014
[2]盐胁迫对高羊茅种子萌发、幼苗生理生化指标的影响及miRNA的鉴定[D]. 孙西红.河南科技大学 2014
[3]不同类型盐胁迫下宽叶蔓豆（半野生大豆）幼苗生长及光合特性的研究[D]. 孟昭来.东北师范大学 2013
[4]盐胁迫条件下不同耐盐棉花miRNA差异表达研究[D]. 李春贺.山东农业大学 2009
[5]新疆三种盐生植物种子萌发和幼苗早期生长对环境的适应对策[D]. 渠晓霞.中国科学院研究生院（植物研究所） 2006
本文编号：3115660
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SOS信号调控途径（Hasegawa,2013）
不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征及离子稳态机制研究66的离子组都得到了很好地区分。第一主成分和第二主成分分别解释了50.7%和21.7%的变异系数，说明不同组织有着特异的离子组特征。图5-5盐碱胁迫下根茎叶离子组最小二乘法判别分析Figure5-5TissueionomevariationanalysisusingPLS-DAattheseedingstage.5.3.1棉花离子组对NaCl胁迫的响应为了揭示盐碱胁迫对棉花苗期元素分布的影响，我们对不同盐碱处理下根、茎、叶中Na，K，Ca，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe，Cu，B，Mo和Si的含量进行了分析。NaCl胁迫处理棉花根，茎和叶离子组的主成分分析如图5-6所示。根据主成分分析(PCA)显示，不同浓度梯度之间和不同棉花品种之间可被明显区分。不同梯度NaCl胁迫处理在第一主成分上被很好地分离，在根茎叶中的表现分别占总变异系数的55.1%，60.8%和53.0%（图5-6A,B和C）。第一主成分的主要贡献元素在根中为Na，Mg，S，P和Si，茎中为Na，Si，Zn，S和Mg，叶片中为Na，Mg，Zn，Fe和Mn；根中离子组的结果中（图5-6A）在第二主成分上将两个品种的棉花L24和X45清楚的区分，解释了总变异系数的28.9%，而茎离子组的结果中两个品种没有被区分，叶离子组的结果在CSH处理下将L24和X45很好的分离，解释了总变异系数的14.7%。在第二主成分的主要贡献元素在根中为Mo，Ca和Cu，茎中为K，Ca和Cu，叶片中为Ca和Mo。
不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征及离子稳态机制研究67(a)(b)(c)CK-L24CK-X45CSL-X45CSL-L24CSH-X45CSH-L24图5-6NaCl胁迫下棉花苗期根茎叶离子组主成分分析以及各元素对PC1和PC2的负荷。(A)根离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷;(B)茎离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷；(C)叶离子变化以及各元素对幼苗PC1和PC2的负荷。Figure5-6TissueionomevariationanalysisusingPCAattheseedingstageandtheloadingsofelementstothePC1andPC2.(A)RootionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inroots;(B)stemionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inshoots.(C)LeafionomevariationamongsamplesandtheloadingsofelementstothePC1andPC2inshoots.NaCl胁迫对棉花各组织离子分布的影响见表5-1。NaCl胁迫显著增加根中Na，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe和Si的含量，显著降低根中K，Cu、B和Mo的含量。不同品种棉花根中元素的含量也有很大差异。L24根中Na的含量与X45无显著差异，K的含量在低浓度NaCl胁迫下显著高于X45，而Zn的含量在高浓度NaCl胁迫下显著高于X45。L24根中Ca,P,Mg,S,Mn,Fe,Cu,B,Mo和Si的含量均低于X45。NaCl胁迫对L24根中S和Si的含量无明显影响，但是显著增加X45根中S和Si的含量，降低X45根中Mo的含量。NaCl胁迫显著增加棉花茎中Na，Ca，Mg，P，S，Zn，Mn，Fe，Mo和Si的含量。高浓度NaCl胁迫显著降低茎中K，Cu的含量。从不同品种来看，L24茎中Fe和Cu的含量在NaCl胁迫下均显著高于X45。低浓度NaCl胁迫下L24茎中K的含量显著低于X45，而Ca的含量显著高于X45。高浓度NaCl胁迫下L24茎中K的含量显著高于X45，但是Ca的含量与X45无明显差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苦荞麦FtNHX1基因的克隆及表达分析[J]. 刘雪华,宋琎楠,张玉喜,侯丽霞,于延冲,赵方贵,刘春英,董春海,杨洪兵. 华北农学报. 2017(04)
[2]植物内整流K+通道AKT1的研究进展[J]. 胡静,胡小柯,尉秋实,袁惠君,Yousaf Jamal. 草业科学. 2017(04)
[3]NaCl胁迫对六个不同类型黑果枸杞种子萌发的影响[J]. 刘秋辰,冯建荣,郝玉杰,樊新民,张永东. 新疆农业科学. 2016(11)
[4]盐胁迫对朴树叶片渗透调节物质及保护酶系统的影响[J]. 周丹丹,李存华,杨庆山,刘德玺,刘桂民. 山东林业科技. 2016(02)
[5]棉花耐盐相关基因GhVP的表达及功能分析[J]. 赵小洁,穆敏,陆许可,阴祖军,王德龙,王俊娟,樊伟丽,王帅,叶武威. 棉花学报. 2016(02)
[6]不同盐胁迫对啤酒大麦种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 包奇军,柳小宁,张华瑜,徐银萍,火克仓,武魏国,潘永东. 大麦与谷类科学. 2015(04)
[7]盐胁迫对植物的影响及植物对盐胁迫的适应性[J]. 韩志平,张海霞,周凤. 山西大同大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]盐胁迫下棉花K+和Na+离子转运的耐盐性生理机制[J]. 王宁,杨杰,黄群,苏桂兰,周红,许庆华,董合林,严根土. 棉花学报. 2015(03)
[9]盐胁迫下不同品种小麦苗期渗透调节物质含量的变化[J]. 刘艳丽,刘桂珍,茹德平,崔党群. 山东农业科学. 2015(04)
[10]植物的耐盐生物学机制研究进展[J]. 刘欣. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2015(02)
博士论文
[1]对比根系转录组研究棉花盐胁迫应答及耐受机理[D]. 师恭曜.中国农业大学 2015
[2]土壤盐分离子迁移及其分异规律对环境因素的响应机制[D]. 郭全恩.西北农林科技大学 2010
[3]盐碱地四种主要致害盐分对虎尾草胁迫作用的混合效应与机制[D]. 李长有.东北师范大学 2009
硕士论文
[1]棉花幼苗根系对盐胁迫的响应及机制[D]. 赵远伟.河北农业大学 2014
[2]盐胁迫对高羊茅种子萌发、幼苗生理生化指标的影响及miRNA的鉴定[D]. 孙西红.河南科技大学 2014
[3]不同类型盐胁迫下宽叶蔓豆（半野生大豆）幼苗生长及光合特性的研究[D]. 孟昭来.东北师范大学 2013
[4]盐胁迫条件下不同耐盐棉花miRNA差异表达研究[D]. 李春贺.山东农业大学 2009
[5]新疆三种盐生植物种子萌发和幼苗早期生长对环境的适应对策[D]. 渠晓霞.中国科学院研究生院（植物研究所） 2006
本文编号：3115660
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