白菜型冬油菜响应低温胁迫的蛋白质组及转录组分析
发布时间：2021-01-21 15:38
低温是影响植物生长发育和地理分布的重要生态因子之一,也是主要的非生物胁迫因子。增强植物的耐寒性（抗寒性）是现阶段提高越冬作物产量最有效、最经济的方法。植物抗寒性是由多种代谢调控的复杂性状,通过一系列信号分子调节相关抗逆基因和蛋白的表达,来适应逆境。随着冬油菜北移计划的成功推行,白菜型冬油菜的种植面积越来越广。作为我国北方新的越冬作物,白菜型冬油菜则表现出良好的抗寒性。因此,研究白菜型冬油菜逆境应答的生理和分子机理,对植物抗寒育种具有重要作用。本研究以超强抗寒白菜型冬油菜品种陇油7号及弱抗寒白菜型冬油菜天油2号为研究材料,对其生理特征、光合特性、蛋白组学、转录组学进行研究,主要结论如下:1.陇油7号具有更强的抗氧化和渗透调节能力,细胞损伤较小,有利于抵御低温逆境;ABA含量积累有利于促进细胞休眠,减少物质消耗,二者是冬油菜安全越冬的必要条件。冷害条件下,冬油菜光合速率下降主要受气孔限制影响;冻害条件下,光合速率降低受非气孔限制影响。冻害胁迫后,叶绿体结构被严重破坏,叶绿体中淀粉粒不规则地分布在细胞质中,其数量和体积均显著增加,强抗寒性材料叶绿体损伤程度小于弱抗寒性材料。2.差异蛋白质组分...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下2个冬油菜品种叶片生理指标Figure2-1Physiochemical(A)changesoftwowinterrapeseedvarietiesleavesateach
白菜型冬油菜响应低温胁迫的蛋白质组及转录组分析13温度的降低，过氧化作用加强，表现出了品种差异性，强抗寒材料陇油7号受膜脂过氧化作用伤害小于弱抗寒的天油2号，MDA积累幅度与材料抗寒性成负相关。随着胁迫温度的降低，冬油菜叶片RE变大（图2-1-F）。胁迫温度大于0℃时（冷害），RE变化幅度较小，胁迫温度小于0℃时（冻害），RE变化幅度较大，超出了其对低温逆境的自我保护功能范围，电解质外渗大幅增加，天油2号RE增幅远大于陇油7号。说明，随着胁迫温度的降低，电解质外渗率增加，表现出了品种差异性，RE增幅与材料抗寒性成负相关。综上所述，低温胁迫造成细胞膜系统损伤，膜结构破坏，通透性增加，强抗寒性材料膜系统遭受损伤小于弱抗寒性材料。2.2.2低温胁迫对白菜型冬油菜内源激素的影响植物激素是植物生长过程中信号传递物质，是植物细胞在特定的环境因子诱导下产生的，低浓度可调节植物体内生理反应[137]。内源激素含量分别由GA标准溶液、ABA标准溶液以及ZT标准液（美国Sigma公司）的标准曲线计算得到。标样及样品色谱图谱如图2-2所示。图2-2内源激素标样与样品色谱图Figure2-2Chromatogramofendogenoushormonestandardssubstance(a)andsamples(b).2.2.2.1低温胁迫对冬油菜叶片ABA含量的影响ABA在植物的生长发育过程中具有重要作用,对环境胁迫尤为明显[138]。随着胁迫温度的降低，各胁迫温度梯度上，2个品种白菜型冬油菜叶片ABA含量均高于CK，呈上升趋势，陇油7号叶片ABA含量均高于天油2号（图2-3-A）。与CK相比，5℃处理梯度上，天油2号升高了2.28倍，陇油7号升高了1.59
甘肃农业大学2020届硕士学位论文14倍；-5℃处理梯度上，天油2号升高了6.59倍，陇油7号升高了5.71倍。表明，在零上低温胁迫（冷害）时，两个品种叶片ABA含量增幅较小，而在零下低温胁迫（冻害）时，两个品种的叶片ABA含量增幅较大，说明冻害时，植物可以通过增加ABA含量的来提高抗寒性，以适应低温环境，ABA含量变化与材料抗寒性强弱成正相关关系。图2-3不同温度下2个冬油菜品种叶片内源激素含量Figure2-3Endogenoushormonechangesintwowinterrapeseedvarietiesleavesateachtemperatureconditions.2.2.2.2低温胁迫对白菜型冬油菜叶片GA含量的影响GA是促进植物生长和开花的生长素类物质。随着温度降低，各胁迫温度梯度上，两个品种白菜型冬油菜叶片GA含量均低于CK，呈下降趋势，且陇油7号叶片GA含量均高于天油2号（图2-3-B）。与CK相比，5℃处理梯度上，天油4号叶片GA含量降低了37.92μg/g，陇油7号降低了59.38μg/g；当温度持续降低到-5℃时，天油2号叶片GA含量降低了100.77μg/g，陇油7号降低了117.49μg/g。说明，后者GA含量下降的幅度大于前者，后者通过改变体内GA的含量，对低温环境的适应性更强。天油2号叶片GA含量较5℃降低了62.85μg/g，陇油7号较5℃降低了58.12μg/g。说明，在零上低温胁迫（冷害）时，天油2号叶片GA含量降幅小于陇油7号，而在零下低温胁迫（冻害）时，天油2号叶片GA含量的降幅大于陇油7号。综上，白菜型冬油菜叶片GA含量随胁迫温度的下降而下降，且下降幅度与材料的抗寒性呈负相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和HSC70-1基因克隆及表达分析[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,孙万仓,邹娅,徐明霞. 中国油料作物学报. 2019(02)
[2]白菜型冬油菜RuBisCo蛋白亚基基因rbcL和rbcS的克隆及其在干旱胁迫下的表达[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,陈其鲜,孙万仓,方彦,李学才,武军艳. 作物学报. 2018(12)
[3]一个苹果β-微管蛋白基因及其启动子序列特征分析[J]. 张海月,肖玉雄,田义轲,王彩虹,杨绍兰,李昱,李玉琪. 华北农学报. 2018(03)
[4]2个14-3-3蛋白基因在香蕉果实成熟过程中的表达分析[J]. 李美英,金志强,杨小亮,贾彩虹,夏启玉,郭静远,贺萍萍,徐碧玉. 热带作物学报. 2018(05)
[5]翻译延伸因子EF-P的结构和功能及其研究进展[J]. 赖爱兰,黄运红,龙中儿. 微生物学通报. 2018(07)
[6]白菜型冬油菜β-1,3-葡聚糖酶基因在低温胁迫下的表达[J]. 马骊,孙万仓,袁金海,刘自刚,武军艳,方彦,许耀照,蒲媛媛,白静,董小云,何辉立. 植物学报. 2017(05)
[7]PEG模拟水分胁迫下白菜型冬油菜芽期根系特征及抗旱性研究[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,孙万仓,刘海卿,方彦,李学才,武军燕. 干旱地区农业研究. 2017(05)
[8]植物核苷二磷酸激酶研究进展[J]. 朱馨妮,汪珊珊,周佳琴,朱世华. 生物技术通报. 2017(11)
[9]白菜型油菜MPK12基因克隆及表达分析[J]. 李萍,聂亭亭,张腾国,郑晟,王娟,毛玉珊. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[10]植物UDP-糖基转移酶分类、功能以及进化[J]. 秦晶晶,孙春玉,张美萍,王义. 基因组学与应用生物学. 2018(01)
博士论文
[1]水稻ABA受体OsPYLs基因家族的鉴定和功能研究[D]. 田晓杰.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[2]玉米ABA受体基因的选择性剪接及其在抗旱性方面的功能研究[D]. 孙永华.中国农业科学院 2014
[3]低温胁迫下福建山樱花的生理响应与抗寒基因的表达[D]. 张迎辉.福建农林大学 2014
[4]大豆ABA受体基因GmPYLs和拟南芥DNA甲基化基因DTF1的功能研究[D]. 白戈.上海交通大学 2014
[5]拟南芥ABA受体ABAR/CHLH调控的一个ABA信号通路[D]. 尚轶.清华大学 2010
[6]低温条件下叶绿体NAD（P）H脱氢酶复合体的生理功能及其对光质的响应[D]. 段伟.山东农业大学 2004
硕士论文
[1]低温胁迫下小麦叶片的蛋白质组差异研究[D]. 霍望.河南农业大学 2017
[2]玉米ABA受体ZmPYLs基因的克隆、鉴定及表达分析[D]. 范文强.西北农林科技大学 2015
[3]低温诱导绵头雪莲愈伤组织蛋白质组学研究[D]. 金德善.北京林业大学 2013
[4]拟南芥糖基转移酶基因的克隆、载体构建及转基因植物的研制[D]. 渠晓霞.山东大学 2012
[5]低温胁迫对紫花苜蓿幼苗及根颈保护酶活性的影响[D]. 张丽娟.东北师范大学 2008
[6]大豆种子冷害和PEG引发的蛋白质组学分析[D]. 王文军.内蒙古农业大学 2008
本文编号：2991430
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下2个冬油菜品种叶片生理指标Figure2-1Physiochemical(A)changesoftwowinterrapeseedvarietiesleavesateach
白菜型冬油菜响应低温胁迫的蛋白质组及转录组分析13温度的降低，过氧化作用加强，表现出了品种差异性，强抗寒材料陇油7号受膜脂过氧化作用伤害小于弱抗寒的天油2号，MDA积累幅度与材料抗寒性成负相关。随着胁迫温度的降低，冬油菜叶片RE变大（图2-1-F）。胁迫温度大于0℃时（冷害），RE变化幅度较小，胁迫温度小于0℃时（冻害），RE变化幅度较大，超出了其对低温逆境的自我保护功能范围，电解质外渗大幅增加，天油2号RE增幅远大于陇油7号。说明，随着胁迫温度的降低，电解质外渗率增加，表现出了品种差异性，RE增幅与材料抗寒性成负相关。综上所述，低温胁迫造成细胞膜系统损伤，膜结构破坏，通透性增加，强抗寒性材料膜系统遭受损伤小于弱抗寒性材料。2.2.2低温胁迫对白菜型冬油菜内源激素的影响植物激素是植物生长过程中信号传递物质，是植物细胞在特定的环境因子诱导下产生的，低浓度可调节植物体内生理反应[137]。内源激素含量分别由GA标准溶液、ABA标准溶液以及ZT标准液（美国Sigma公司）的标准曲线计算得到。标样及样品色谱图谱如图2-2所示。图2-2内源激素标样与样品色谱图Figure2-2Chromatogramofendogenoushormonestandardssubstance(a)andsamples(b).2.2.2.1低温胁迫对冬油菜叶片ABA含量的影响ABA在植物的生长发育过程中具有重要作用,对环境胁迫尤为明显[138]。随着胁迫温度的降低，各胁迫温度梯度上，2个品种白菜型冬油菜叶片ABA含量均高于CK，呈上升趋势，陇油7号叶片ABA含量均高于天油2号（图2-3-A）。与CK相比，5℃处理梯度上，天油2号升高了2.28倍，陇油7号升高了1.59
甘肃农业大学2020届硕士学位论文14倍；-5℃处理梯度上，天油2号升高了6.59倍，陇油7号升高了5.71倍。表明，在零上低温胁迫（冷害）时，两个品种叶片ABA含量增幅较小，而在零下低温胁迫（冻害）时，两个品种的叶片ABA含量增幅较大，说明冻害时，植物可以通过增加ABA含量的来提高抗寒性，以适应低温环境，ABA含量变化与材料抗寒性强弱成正相关关系。图2-3不同温度下2个冬油菜品种叶片内源激素含量Figure2-3Endogenoushormonechangesintwowinterrapeseedvarietiesleavesateachtemperatureconditions.2.2.2.2低温胁迫对白菜型冬油菜叶片GA含量的影响GA是促进植物生长和开花的生长素类物质。随着温度降低，各胁迫温度梯度上，两个品种白菜型冬油菜叶片GA含量均低于CK，呈下降趋势，且陇油7号叶片GA含量均高于天油2号（图2-3-B）。与CK相比，5℃处理梯度上，天油4号叶片GA含量降低了37.92μg/g，陇油7号降低了59.38μg/g；当温度持续降低到-5℃时，天油2号叶片GA含量降低了100.77μg/g，陇油7号降低了117.49μg/g。说明，后者GA含量下降的幅度大于前者，后者通过改变体内GA的含量，对低温环境的适应性更强。天油2号叶片GA含量较5℃降低了62.85μg/g，陇油7号较5℃降低了58.12μg/g。说明，在零上低温胁迫（冷害）时，天油2号叶片GA含量降幅小于陇油7号，而在零下低温胁迫（冻害）时，天油2号叶片GA含量的降幅大于陇油7号。综上，白菜型冬油菜叶片GA含量随胁迫温度的下降而下降，且下降幅度与材料的抗寒性呈负相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和HSC70-1基因克隆及表达分析[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,孙万仓,邹娅,徐明霞. 中国油料作物学报. 2019(02)
[2]白菜型冬油菜RuBisCo蛋白亚基基因rbcL和rbcS的克隆及其在干旱胁迫下的表达[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,陈其鲜,孙万仓,方彦,李学才,武军艳. 作物学报. 2018(12)
[3]一个苹果β-微管蛋白基因及其启动子序列特征分析[J]. 张海月,肖玉雄,田义轲,王彩虹,杨绍兰,李昱,李玉琪. 华北农学报. 2018(03)
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[5]翻译延伸因子EF-P的结构和功能及其研究进展[J]. 赖爱兰,黄运红,龙中儿. 微生物学通报. 2018(07)
[6]白菜型冬油菜β-1,3-葡聚糖酶基因在低温胁迫下的表达[J]. 马骊,孙万仓,袁金海,刘自刚,武军艳,方彦,许耀照,蒲媛媛,白静,董小云,何辉立. 植物学报. 2017(05)
[7]PEG模拟水分胁迫下白菜型冬油菜芽期根系特征及抗旱性研究[J]. 米超,赵艳宁,刘自刚,孙万仓,刘海卿,方彦,李学才,武军燕. 干旱地区农业研究. 2017(05)
[8]植物核苷二磷酸激酶研究进展[J]. 朱馨妮,汪珊珊,周佳琴,朱世华. 生物技术通报. 2017(11)
[9]白菜型油菜MPK12基因克隆及表达分析[J]. 李萍,聂亭亭,张腾国,郑晟,王娟,毛玉珊. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
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博士论文
[1]水稻ABA受体OsPYLs基因家族的鉴定和功能研究[D]. 田晓杰.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[2]玉米ABA受体基因的选择性剪接及其在抗旱性方面的功能研究[D]. 孙永华.中国农业科学院 2014
[3]低温胁迫下福建山樱花的生理响应与抗寒基因的表达[D]. 张迎辉.福建农林大学 2014
[4]大豆ABA受体基因GmPYLs和拟南芥DNA甲基化基因DTF1的功能研究[D]. 白戈.上海交通大学 2014
[5]拟南芥ABA受体ABAR/CHLH调控的一个ABA信号通路[D]. 尚轶.清华大学 2010
[6]低温条件下叶绿体NAD（P）H脱氢酶复合体的生理功能及其对光质的响应[D]. 段伟.山东农业大学 2004
硕士论文
[1]低温胁迫下小麦叶片的蛋白质组差异研究[D]. 霍望.河南农业大学 2017
[2]玉米ABA受体ZmPYLs基因的克隆、鉴定及表达分析[D]. 范文强.西北农林科技大学 2015
[3]低温诱导绵头雪莲愈伤组织蛋白质组学研究[D]. 金德善.北京林业大学 2013
[4]拟南芥糖基转移酶基因的克隆、载体构建及转基因植物的研制[D]. 渠晓霞.山东大学 2012
[5]低温胁迫对紫花苜蓿幼苗及根颈保护酶活性的影响[D]. 张丽娟.东北师范大学 2008
[6]大豆种子冷害和PEG引发的蛋白质组学分析[D]. 王文军.内蒙古农业大学 2008
本文编号：2991430
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