马铃薯StMYB2R-86基因抗盐胁迫功能分析及StHsp20基因家族鉴定分析
发布时间：2021-10-13 18:33
土壤盐碱化是当下农业生产中面临的重要生态环境问题之一。盐胁迫严重影响农作物种子的萌发和生长发育,造成农作物产量和品质的下降。为了应对不利的环境条件,植物在进化过程中形成了一系列复杂的调控机制。依赖转录因子的转录调控网络在植物的生长发育和逆境胁迫抗性等多种生理过程中具有重要作用。MYB转录因子家族是植物中一类较大的转录因子家族,已有许多关于其在植物逆境胁迫响应中作用的研究报道。马铃薯中关于MYB转录因子在逆境胁迫响应中功能研究的报道非常少,为了研究MYB转录因子在马铃薯盐胁迫抗性中的功能,本研究在全基因组水平鉴定了马铃薯2R-MYB基因,筛选出与非生物胁迫响应有关的马铃薯2R-MYB基因,克隆了St MYB2R-86基因,分析其在植物盐胁迫响应中的功能。在研究过程中发现热激蛋白基因Hsp20在盐胁迫下表达水平显著上调,因此对马铃薯Hsp20基因也进行了鉴定和初步功能分析。主要研究结果如下:（1）鉴定到110个马铃薯2R-MYB基因,分布于马铃薯12条染色体上,按照其所在染色体位置依次命名为St MYB2R-1至St MYB2R-110。通过分析RNA-seq数据,筛选出53个对盐胁迫、干...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 土壤盐碱化概况
1.2 盐胁迫对植物的影响
1.2.1 盐胁迫抑制植物生长发育
1.2.2 盐胁迫削弱植物光合作用
1.2.3 盐胁迫破坏植物细胞膜功能
1.2.4 盐胁迫增强植物活性氧代谢
1.2.5 盐胁迫导致离子不平衡
1.2.6 盐胁迫导致生理性干旱
1.2.7 盐胁迫破坏植物细胞显微及亚显微结构
1.3 植物耐受盐胁迫的机制
1.3.1 植物生理结构的适应性
1.3.2 渗透调节
1.3.3 离子稳态调节
1.3.4 活性氧物质清除系统
1.3.5 激素调节
1.4 植物MYB转录因子家族
1.4.1 转录因子MYB的发现
1.4.2 转录因子MYB的序列结构及分类
1.4.3 转录因子MYB在植物中的功能
1.4.4 转录因子MYB响应盐胁迫研究进展
1.5 热激蛋白HSP20研究进展
1.5.1 热激蛋白的发现及分类
1.5.2 热激蛋白Hsp20结构
1.5.3 热激蛋白Hsp20在植物中的功能
1.6 马铃薯抗盐胁迫研究进展
1.7 本研究目的及意义
1.8 技术路线
第二章 马铃薯2R-MYB类转录因子鉴定、序列特征和表达分析
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料
2.1.2 马铃薯蛋白质数据和MYB蛋白特征结构域获取
2.1.3 马铃薯2R-MYB类蛋白筛选鉴定
2.1.4 马铃薯2R-MYB类基因命名
2.1.5 马铃薯2R-MYB类蛋白序列特性分析
2.1.6 马铃薯2R-MYB类基因RNA-seq数据获取及分析
2.1.7 马铃薯非生物胁迫处理
2.1.8 马铃薯总RNA提取
2.1.9 马铃薯cDNA反转录合成
2.1.10 实时荧光定量PCR
2.2 结果与分析
2.2.1 马铃薯2R-MYB类蛋白鉴定
2.2.2 非生物胁迫下马铃薯2R-MYB类基因RNA-seq分析
2.2.3 马铃薯2R-MYB类基因在非生物胁迫下表达水平检测
2.3 讨论
第三章 马铃薯St MYB2R-86 基因克隆、亚细胞定位及表达分析
3.1 材料与方法
3.1.1 植物材料
3.1.2 基因克隆
3.1.3 St MYB2R-86 基因RFP融合表达载体构建
3.1.4 融合表达载体瞬时表达与荧光信号观察
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 St MYB2R-86 基因克隆
3.2.2 St MYB2R-86 基因亚细胞定位
3.2.3 非生物胁迫下St MYB2R-86 基因表达水平
3.3 讨论
第四章 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因功能分析
4.1 材料与方法
4.1.1 植物材料
4.1.2 St MYB2R-86 基因过表达载体构建
4.1.3 St MYB2R-86 基因过表达载体转化拟南芥
4.1.4 阳性转化拟南芥鉴定与纯合株系培养
4.1.5 拟南芥St MYB2R-86 基因过表达植株半定量PCR检测
4.1.6 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥植株盐胁迫响应
4.1.7 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥中盐胁迫相关基因表达水平检测
4.1.8 St MYB2R-86 基因过表达载体转化马铃薯
4.1.9 阳性转化马铃薯鉴定
4.1.10 阳性转化马铃薯St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.1.11 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达马铃薯表型
4.1.12 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达马铃薯生理指标变化
4.1.13 马铃薯St MYB2R-86 基因启动子顺式作用元件分析
4.1.14 不同植物激素处理下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型鉴定
4.1.15 盐胁迫下转基因拟南芥茉莉酸信号通路相关基因表达分析
4.2 结果与分析
4.2.1 过表达载体构建检测
4.2.2 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥鉴定
4.2.3 转基因拟南芥St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.2.4 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型分析
4.2.5 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥胁迫相关基因表达
4.2.6 St MYB2R-86 基因过表达马铃薯转化与鉴定
4.2.7 过表达马铃薯株系St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.2.8 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因过表达株系表型
4.2.9 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因过表达株系生理指标变化
4.2.10 马铃薯St MYB2R-86 基因启动子顺式作用元件
4.2.11 Me JA、ABA和 SA处理下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型
4.2.12 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥茉莉酸信号通路相关基因表达
4.3 讨论
第五章 马铃薯Hsp20基因家族全基因组水平鉴定与功能分析
5.1 材料与方法
5.1.1 植物材料
5.1.2 马铃薯Hsp20蛋白筛选鉴定
5.1.3 马铃薯Hsp20基因命名、基因复制和染色体分布图
5.1.4 马铃薯Hsp20 蛋白序列特性、模体(motif)和基因结构分析
5.1.5 马铃薯Hsp20蛋白系统发育分析和分类
5.1.6 马铃薯Hsp20基因启动子顺式作用元件分析
5.1.7 非生物胁迫下马铃薯Hsp20基因表达分析
5.2 结果与分析
5.2.1 马铃薯Hsp20蛋白鉴定
5.2.2 马铃薯Hsp20基因复制和染色体分布
5.2.3 马铃薯Hsp20基因结构和相应蛋白序列模体分析
5.2.4 马铃薯Hsp20蛋白系统发育
5.2.5 马铃薯Hsp20基因启动子胁迫相关顺式作用元件
5.2.6 非生物胁迫下马铃薯Hsp20基因表达水平变化
5.3 讨论
第六章 结论、创新点及展望
6.1 结论
6.1.1 马铃薯2R-MYB类基因鉴定与非生物胁迫响应
6.1.2 马铃薯St MYB2R-86 基因克隆与功能分析
6.1.3 马铃薯St MYB2R-86 基因对胁迫相关植物激素响应
6.1.4 马铃薯Hsp20基因家族鉴定与功能分析
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展[J]. 齐琪,马书荣,徐维东. 分子植物育种. 2020(08)
[2]盐胁迫对桉树（Eucalyptus）活性氧代谢和CAT基因表达的影响[J]. 沈金玲,钟镇芬,黄永健,蔡冠龙,周淑霞,黄真池. 分子植物育种. 2020(05)
[3]蒲公英对NaCl单盐和海水复合盐胁迫的生理响应[J]. 付娆,张海洋,梁晓艳,顾寅钰,邢延富,宋延静,李萌,李茹霞,王向誉,郭洪恩. 山东农业科学. 2020(02)
[4]盐胁迫对海南山兰稻种子萌发及幼苗期生理特性的影响[J]. 周述波,贺立红,林伟,贺立静,陈丽嫚,黎明. 分子植物育种. 2020(14)
[5]盐胁迫对耐盐和盐敏感玉米幼苗生长和生理特性的影响[J]. 袁海,何鹏飞,武君洁,吴毅歆,李兴玉,何鹏搏,康志钰,何月秋. 江苏农业科学. 2019(19)
[6]盐胁迫对新麦草种子萌发及幼苗期生理特性的影响[J]. 李珍,云岚,石子英,王俊,张晨,郭宏宇,盛誉. 草业学报. 2019(08)
[7]盐胁迫下不同倍性杨树（Populus）杂种无性系生长指标变异分析[J]. 王芳,丁文雅,候庆文,王忠良,林建,赵曦阳. 分子植物育种. 2019(14)
[8]干旱和盐胁迫对知母种子发芽的影响[J]. 谭勇,刘雨婷,汝梅,谢凤凤,纪薇,韩凯. 北方园艺. 2019(11)
[9]不同水稻品种发芽期耐盐性评价[J]. 郑崇珂,张治振,周冠华,谢先芝. 山东农业科学. 2018(10)
[10]碱性土上GF677与毛桃植株生理指标及叶片组织结构对比研究[J]. 陈栋,邱东昀,钟小江,祝进,宋海岩,李靖,杨文渊,江国良. 西南农业学报. 2018(10)
博士论文
[1]紫花苜蓿与蒺藜苜蓿盐胁迫应激调控蛋白和miRNA的鉴定分析[D]. 龙瑞才.重庆大学 2013
硕士论文
[1]马铃薯MYB转录因子家族的生物信息学分析及低温胁迫下的表达分析[D]. 李佳.青海大学 2018
本文编号：3435196
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 土壤盐碱化概况
1.2 盐胁迫对植物的影响
1.2.1 盐胁迫抑制植物生长发育
1.2.2 盐胁迫削弱植物光合作用
1.2.3 盐胁迫破坏植物细胞膜功能
1.2.4 盐胁迫增强植物活性氧代谢
1.2.5 盐胁迫导致离子不平衡
1.2.6 盐胁迫导致生理性干旱
1.2.7 盐胁迫破坏植物细胞显微及亚显微结构
1.3 植物耐受盐胁迫的机制
1.3.1 植物生理结构的适应性
1.3.2 渗透调节
1.3.3 离子稳态调节
1.3.4 活性氧物质清除系统
1.3.5 激素调节
1.4 植物MYB转录因子家族
1.4.1 转录因子MYB的发现
1.4.2 转录因子MYB的序列结构及分类
1.4.3 转录因子MYB在植物中的功能
1.4.4 转录因子MYB响应盐胁迫研究进展
1.5 热激蛋白HSP20研究进展
1.5.1 热激蛋白的发现及分类
1.5.2 热激蛋白Hsp20结构
1.5.3 热激蛋白Hsp20在植物中的功能
1.6 马铃薯抗盐胁迫研究进展
1.7 本研究目的及意义
1.8 技术路线
第二章 马铃薯2R-MYB类转录因子鉴定、序列特征和表达分析
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料
2.1.2 马铃薯蛋白质数据和MYB蛋白特征结构域获取
2.1.3 马铃薯2R-MYB类蛋白筛选鉴定
2.1.4 马铃薯2R-MYB类基因命名
2.1.5 马铃薯2R-MYB类蛋白序列特性分析
2.1.6 马铃薯2R-MYB类基因RNA-seq数据获取及分析
2.1.7 马铃薯非生物胁迫处理
2.1.8 马铃薯总RNA提取
2.1.9 马铃薯cDNA反转录合成
2.1.10 实时荧光定量PCR
2.2 结果与分析
2.2.1 马铃薯2R-MYB类蛋白鉴定
2.2.2 非生物胁迫下马铃薯2R-MYB类基因RNA-seq分析
2.2.3 马铃薯2R-MYB类基因在非生物胁迫下表达水平检测
2.3 讨论
第三章 马铃薯St MYB2R-86 基因克隆、亚细胞定位及表达分析
3.1 材料与方法
3.1.1 植物材料
3.1.2 基因克隆
3.1.3 St MYB2R-86 基因RFP融合表达载体构建
3.1.4 融合表达载体瞬时表达与荧光信号观察
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 St MYB2R-86 基因克隆
3.2.2 St MYB2R-86 基因亚细胞定位
3.2.3 非生物胁迫下St MYB2R-86 基因表达水平
3.3 讨论
第四章 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因功能分析
4.1 材料与方法
4.1.1 植物材料
4.1.2 St MYB2R-86 基因过表达载体构建
4.1.3 St MYB2R-86 基因过表达载体转化拟南芥
4.1.4 阳性转化拟南芥鉴定与纯合株系培养
4.1.5 拟南芥St MYB2R-86 基因过表达植株半定量PCR检测
4.1.6 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥植株盐胁迫响应
4.1.7 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥中盐胁迫相关基因表达水平检测
4.1.8 St MYB2R-86 基因过表达载体转化马铃薯
4.1.9 阳性转化马铃薯鉴定
4.1.10 阳性转化马铃薯St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.1.11 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达马铃薯表型
4.1.12 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达马铃薯生理指标变化
4.1.13 马铃薯St MYB2R-86 基因启动子顺式作用元件分析
4.1.14 不同植物激素处理下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型鉴定
4.1.15 盐胁迫下转基因拟南芥茉莉酸信号通路相关基因表达分析
4.2 结果与分析
4.2.1 过表达载体构建检测
4.2.2 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥鉴定
4.2.3 转基因拟南芥St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.2.4 盐胁迫下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型分析
4.2.5 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥胁迫相关基因表达
4.2.6 St MYB2R-86 基因过表达马铃薯转化与鉴定
4.2.7 过表达马铃薯株系St MYB2R-86 基因表达水平检测
4.2.8 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因过表达株系表型
4.2.9 盐胁迫下马铃薯St MYB2R-86 基因过表达株系生理指标变化
4.2.10 马铃薯St MYB2R-86 基因启动子顺式作用元件
4.2.11 Me JA、ABA和 SA处理下St MYB2R-86 基因过表达拟南芥表型
4.2.12 St MYB2R-86 基因过表达拟南芥茉莉酸信号通路相关基因表达
4.3 讨论
第五章 马铃薯Hsp20基因家族全基因组水平鉴定与功能分析
5.1 材料与方法
5.1.1 植物材料
5.1.2 马铃薯Hsp20蛋白筛选鉴定
5.1.3 马铃薯Hsp20基因命名、基因复制和染色体分布图
5.1.4 马铃薯Hsp20 蛋白序列特性、模体(motif)和基因结构分析
5.1.5 马铃薯Hsp20蛋白系统发育分析和分类
5.1.6 马铃薯Hsp20基因启动子顺式作用元件分析
5.1.7 非生物胁迫下马铃薯Hsp20基因表达分析
5.2 结果与分析
5.2.1 马铃薯Hsp20蛋白鉴定
5.2.2 马铃薯Hsp20基因复制和染色体分布
5.2.3 马铃薯Hsp20基因结构和相应蛋白序列模体分析
5.2.4 马铃薯Hsp20蛋白系统发育
5.2.5 马铃薯Hsp20基因启动子胁迫相关顺式作用元件
5.2.6 非生物胁迫下马铃薯Hsp20基因表达水平变化
5.3 讨论
第六章 结论、创新点及展望
6.1 结论
6.1.1 马铃薯2R-MYB类基因鉴定与非生物胁迫响应
6.1.2 马铃薯St MYB2R-86 基因克隆与功能分析
6.1.3 马铃薯St MYB2R-86 基因对胁迫相关植物激素响应
6.1.4 马铃薯Hsp20基因家族鉴定与功能分析
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展[J]. 齐琪,马书荣,徐维东. 分子植物育种. 2020(08)
[2]盐胁迫对桉树（Eucalyptus）活性氧代谢和CAT基因表达的影响[J]. 沈金玲,钟镇芬,黄永健,蔡冠龙,周淑霞,黄真池. 分子植物育种. 2020(05)
[3]蒲公英对NaCl单盐和海水复合盐胁迫的生理响应[J]. 付娆,张海洋,梁晓艳,顾寅钰,邢延富,宋延静,李萌,李茹霞,王向誉,郭洪恩. 山东农业科学. 2020(02)
[4]盐胁迫对海南山兰稻种子萌发及幼苗期生理特性的影响[J]. 周述波,贺立红,林伟,贺立静,陈丽嫚,黎明. 分子植物育种. 2020(14)
[5]盐胁迫对耐盐和盐敏感玉米幼苗生长和生理特性的影响[J]. 袁海,何鹏飞,武君洁,吴毅歆,李兴玉,何鹏搏,康志钰,何月秋. 江苏农业科学. 2019(19)
[6]盐胁迫对新麦草种子萌发及幼苗期生理特性的影响[J]. 李珍,云岚,石子英,王俊,张晨,郭宏宇,盛誉. 草业学报. 2019(08)
[7]盐胁迫下不同倍性杨树（Populus）杂种无性系生长指标变异分析[J]. 王芳,丁文雅,候庆文,王忠良,林建,赵曦阳. 分子植物育种. 2019(14)
[8]干旱和盐胁迫对知母种子发芽的影响[J]. 谭勇,刘雨婷,汝梅,谢凤凤,纪薇,韩凯. 北方园艺. 2019(11)
[9]不同水稻品种发芽期耐盐性评价[J]. 郑崇珂,张治振,周冠华,谢先芝. 山东农业科学. 2018(10)
[10]碱性土上GF677与毛桃植株生理指标及叶片组织结构对比研究[J]. 陈栋,邱东昀,钟小江,祝进,宋海岩,李靖,杨文渊,江国良. 西南农业学报. 2018(10)
博士论文
[1]紫花苜蓿与蒺藜苜蓿盐胁迫应激调控蛋白和miRNA的鉴定分析[D]. 龙瑞才.重庆大学 2013
硕士论文
[1]马铃薯MYB转录因子家族的生物信息学分析及低温胁迫下的表达分析[D]. 李佳.青海大学 2018
本文编号：3435196
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