瑟伯氏棉耐冷基因源的挖掘与分析

发布时间：2024-06-23 12:34

　　棉花(Cotton)是世界上最重要的天然纤维来源,也是重要的油料作物之一,在我国国民经济中占有重要地位。低温是限制全球棉花生产的重要非生物胁迫因素之一。棉花主要起源于热带和亚热带地区,属于非冷驯化作物,对冷胁迫非常敏感。栽培棉种经过长期的人工定向选择,现有品种的遗传背景相对狭窄,而经历自然选择的野生棉种具有多种优异特性和较高的抗逆潜能,对拓宽栽培棉种的遗传基础具有重要意义。本研究采用转录组测序技术方法获得冷胁迫和盐胁迫下瑟伯氏棉、克劳茨基棉、雷蒙德氏棉和三裂棉共四个D基因组野生种的转录组数据,构建了瑟伯氏棉冷胁迫应答的分子调控网络,筛选到一批耐冷候选基因;阐述了不同棉种在进化过程中相关基因序列和基因表达的变异,初步揭示耐冷等抗逆基因的物种进化模式;同时利用加权共表达网络分析(WGCNA)方法构建四个野生棉种在冷胁迫和盐胁迫下的基因共表达模式,挖掘组织特异性模块,进一步确定关键基因,为棉花野生种质资源在栽培棉花遗传改良中的应用奠定了理论基础。主要研究结果如下:(1)瑟伯氏棉耐冷性鉴定和评价通过表型鉴定,发现在4℃冷胁迫处理48h后没有明显的受害现象,表明瑟伯氏棉具有较强的耐冷性。通过检测...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 文献综述
    1.1 棉花野生资源的研究进展
        1.1.1 棉属的系统分类及特性
        1.1.2 棉花野生种质资源的创新利用
    1.2 植物冷胁迫应答生理机制研究进展
        1.2.1 冷胁迫对植物形态结构及细胞组织影响
        1.2.2 冷胁迫对细胞膜系统及丙二醛含量的影响
        1.2.3 冷胁迫对植物渗透调节物质的影响
        1.2.4 冷胁迫对植物保护酶系统的影响
        1.2.5 冷胁迫对植物内源激素的影响
    1.3 植物冷胁迫应答分子机制研究进展
        1.3.1 植物低温应答反应的调控网络研究
        1.3.2 植物耐冷基因的挖掘研究
    1.4 转录组测序技术在植物中的应用研究进展
    1.5 加权基因共表达网络分析(WGCNA)的研究进展
    1.6 棉花耐冷研究进展
    1.7 研究目的和意义
第二章 瑟伯氏棉耐冷性状的鉴定及生理生化机制研究
    2.1 试验材料
    2.2 试验方法
        2.2.1 耐冷水平鉴定及评价
        2.2.2 冷胁迫下生理生化指标测定
    2.3 结果与分析
        2.3.1 瑟伯氏棉耐冷性鉴定及评价
        2.3.2 冷胁迫对细胞膜透性的影响
        2.3.3 冷胁迫对丙二醛含量的影响
        2.3.4 冷胁迫对超氧化物歧化酶活性的影响
        2.3.5 冷胁迫对过氧化物酶活性的影响
        2.3.6 冷胁迫对游离脯氨酸含量的影响
        2.3.7 冷胁迫对可溶性糖含量的影响
        2.3.8 冷胁迫对植物内源性激素的影响
    2.4 讨论
        2.4.1 瑟伯氏棉耐冷性状的鉴定及评价
        2.4.2 棉花冷胁迫下生理生化变化
    2.5 结论
第三章 瑟伯氏棉冷胁迫下转录组分析及耐冷候选基因挖掘
    3.1 材料和方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 冷胁迫处理
        3.1.3 RNA提取、cDNA文库制备和Illumina测序
        3.1.4 转录组数据的组装和生物信息学分析
        3.1.5 实时荧光定量PCR验证
        3.1.6 候选基因CBF4和ICE2的VIGS功能验证
    3.2 结果与分析
        3.2.1 瑟伯氏棉的转录组分析
        3.2.2 DEGs功能富集分析
        3.2.3 转录因子等相关DEGs的功能注释
        3.2.4 实时荧光定量PCR对 RNA-Seq结果的验证
        3.2.5 瑟伯氏棉CBF4和ICE2 基因的功能验证
    3.3 讨论
    3.4 结论
第四章 基于比较转录组学抗逆基因的进化分析
    4.1 材料与方法
        4.1.1 材料培养和样品采集
        4.1.2 RNA提取,cDNA文库构建和RNA测序
        4.1.3 RNA-Seq数据预处理,基因表达分析,基因聚类和可视化
        4.1.4 SNP calling
        4.1.5 RNA-seq数据的De novo组装
        4.1.6 同源基因的鉴定和进化分析
        4.1.7 加权基因共表达网络分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 四个D基因组野生棉种的表型和RNA-seq特征
        4.2.2 进化速率估计和正选择基因鉴定
        4.2.3 基因表达分化和保守性分析
        4.2.4 加权基因共表达网络分析
        4.2.5 冷和盐胁迫下DEGs鉴定
    4.3 讨论
    4.4 结论
第五章 全文结论及展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
附录Ⅰ 附图和附表
附录Ⅱ 在读期间研究成果
致谢



本文编号：3995474