低磷胁迫下玉米幼苗根系生理及膜脂代谢分子调控研究
发布时间：2021-06-03 17:28
磷是玉米生长发育十分重要的大量营养元素之一,土壤磷含量过低会严重制约玉米产量。磷脂作为生物膜脂的重要组成成分,低磷胁迫会使膜脂中磷脂的含量降低进而引发膜脂重构,改变膜脂的组成及功能,然而目前玉米中相关研究较少。本课题组在前期的研究中,揭示了在低磷胁迫下玉米（18:3植物）叶片中脂类代谢途径及不同脂类相关基因的表达模式。本研究以玉米自交系合344为试验材料,利用高通量转录组测序和脂质组检测技术,解析玉米幼苗根系在低磷（-P:5μM KH2PO4;+P:1000μM KH2PO4）胁迫条件下的脂类代谢的调控和磷响应基因的差异表达情况,并结合相关生理指标的测定,进一步挖掘根系在磷胁迫下响应相关脂类代谢途径及生理表型变化的关键基因。研究的主要结果如下:1.本研究利用BMK测序平台对低磷处理1 d和7 d的玉米根系进行转录组测序结果显示,1d5 vs 1dk对比组中基因数量最多,说明在低磷胁迫1 d时会诱导大量的磷响应基因表达。对差异表达基因的功能注释分析表明,1d5 vs 1dk对比组注释到“翻译,核糖体结...
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低磷胁迫下玉米生长指标测定Fig3-1Determinationofgrowthindexofmaizeunderphosphatestarvation.注：图A:玉米根系生长表型；图B：根长；图C：鲜重；图D：干重Note：FigA:rootgrowthphenotypesofmaize;FigB:rootlength;FigC:freshweight;FigD:dryweight
低磷胁迫下玉米幼苗根系生理及膜脂代谢分子调控研究183.1.2低磷对玉米根系抗氧化体系的影响SOD和POD是植物体内重要的抗氧化酶，主要用来清除植物体内过多的活性氧，膜脂过氧化会发生丙二醛（MDA）的积累而使细胞膜遭到破坏，因此对低磷胁迫下玉米幼苗根系抗氧化体系指标进行测定。如图3-2（A）所示，相同时间点低磷（-P）胁迫下幼苗根系的SOD活性降低，且随着低磷胁迫处理时间的延长呈逐渐升高的趋势，在足磷(+P)和-P处理下的SOD活性均呈现缓慢增加后上升的趋势，在处理1d时SOD增加不明显，但在处理3d以后呈现显著水平的上升，并在9d时达到最大(为90.89u/gFW)且为对照的1.28倍。低磷处理下的玉米根系POD的活性在各时间点均高于+P处理，且随着处理时间的延长而逐渐增加，但在处理的后期趋于平稳。在低磷胁迫前期（1d，3d），玉米根系MDA的含量增加不明显，但在处理后期（5d以后）显著升高，在9d时MDA含量比+P增加了0.742nmol·g-1FW。图3-2低磷胁迫下玉米根系抗氧化体系测定Fig3-2Determinationofantioxidantsysteminmaizerootunderphosphatestarvation注：图A:SOD活性；图B：POD活性；图C：MDA含量Note：FigA:SODactivity;FigB:PODactivity;FigC:MDAcontent3.1.3低磷胁迫下玉米幼苗根系抗氧化酶相关基因的表达如表3-1所示，本研究在差异表达基因中筛选出低磷胁迫下的抗氧化酶相关基因并分析其表达。检测到SOD相关基因6个，包括1个铁SOD（FSD）、1个锰SOD（MSD）和4个铜锌SOD（CSD）基因。其中差异表达的FSD基因在1d时间点基因呈下调表达，在
结果与分析21前期增加，在3d和5d时与对照相比均存在显著性差异，但在处理第9d时可溶性糖含量趋于平稳且低于对照，但无显著性差异。图3-3低磷胁迫下玉米幼苗根系渗透调节物质的测定Fig3-3Determinationofosmoticregulatorysubstancesinmaizerootunderphosphatestarvation注：图A:脯氨酸含量；图B：可溶性蛋白含量；图C：可溶性糖含量Note：FigA:Prolinecontent;FigB:Solubleproteincontent;FigC:Solublecarbohydratecontent3.1.5低磷对玉米幼苗根系活力和酸性磷酸酶活性的影响酸性磷酸酶在酸性环境下能够水解磷酸酶释放无机磷以促进植株对磷的吸收利用。如图3-4所示，在两种磷浓度处理下，玉米幼苗根系活力随着处理时间的延长逐渐增加，且在低磷处理的各时间点均低于对照，在低磷处理5d和9d时与对照相比有显著水平的下降，且根系活力分别与对照相比分别下降了约20%和10%。玉米根系分泌的酸性磷酸酶活性随着处理时间的延长呈现先升高后逐渐平稳的趋势，-P处理下的根系酸性磷酸酶活性与+P处理下相比均有不同程度的增加，且在处理前期（1d、3d、5d）有显著水平的增加，且活性分别为对照的1.5，1.39和1.25倍；在低磷处理的后期酸性磷酸酶的活性虽也有不同程度的增加，但差异不显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MYB转录因子在植物非生物胁迫中的研究进展[J]. 关淑艳,焦鹏,蒋振忠,齐拙,夏海丰,曲静,马义勇. 吉林农业大学学报. 2019(03)
[2]低磷胁迫下不同磷效率燕麦品种酸性磷酸酶活性差异[J]. 王伟伟,齐冰洁,赵攀衡,李晓婷. 北方农业学报. 2017(05)
[3]玉米耐受低磷胁迫的分子机制研究进展[J]. 王开,李文学. 生物技术通报. 2016(10)
[4]低磷胁迫对玉米抗氧化系统及可溶性糖含量阶段性变化的影响[J]. 张燕,陈静,田军熊,谭小龙,涂云彪,陈波. 黑龙江农业科学. 2015(11)
[5]bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用[J]. 王艳敏,白卉,曹焱. 安徽农业科学. 2015(21)
[6]植物根系响应低磷胁迫的机理研究[J]. 梁翠月,廖红. 生命科学. 2015(03)
[7]低磷胁迫对4个玉米自交系幼苗生长及生理生化特性的影响[J]. 徐立华,徐相波,王玉红,丁一,周柱华,刘月辉. 山东农业科学. 2014(05)
[8]植物适应长期缺钾——积累叶片膜脂、维持根膜脂组成不变（英文）[J]. 王丹丹,郑国伟,李唯奇. 植物分类与资源学报. 2014(02)
[9]低磷胁迫对玉米自交系及其杂交种苗期生理特性的影响[J]. 马建华,孙毅,王玉国,牛常青. 山西农业科学. 2014(03)
[10]转录组测序技术在玉米中的应用研究进展[J]. 许波,张伟强,冯晓曦,王成业,张海申,许海涛,王友华,张今瀚. 玉米科学. 2014(01)
博士论文
[1]玉米与白羽扇豆和蚕豆根系适应低磷胁迫的形态和生理变化差异[D]. 刘海涛.中国农业大学 2016
[2]不同类型玉米胚乳转录组及其淀粉代谢相关基因分析[D]. 彭晓剑.安徽农业大学 2015
[3]玉米转录因子ABP9在转基因拟南芥ROS代谢平衡、ABA信号传导及非生物逆境耐受性中的功能分析[D]. 张霞.中国农业科学院 2008
硕士论文
[1]低磷胁迫下玉米叶片生理及膜脂代谢调控模式研究[D]. 王枫.黑龙江八一农垦大学 2019
[2]通过转录组测序分析玉米耐受低磷胁迫的分子机制[D]. 杜庆国.中国农业科学院 2017
[3]盐胁迫下盐地碱蓬甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的功能分析[D]. 王明杰.山东师范大学 2016
[4]玉米根系对低磷胁迫响应的转录组分析[D]. 许长征.山东大学 2009
[5]脂质组学研究两种红豆杉细胞磷脂代谢的差异[D]. 陆姝欢.天津大学 2007
本文编号：3210936
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低磷胁迫下玉米生长指标测定Fig3-1Determinationofgrowthindexofmaizeunderphosphatestarvation.注：图A:玉米根系生长表型；图B：根长；图C：鲜重；图D：干重Note：FigA:rootgrowthphenotypesofmaize;FigB:rootlength;FigC:freshweight;FigD:dryweight
低磷胁迫下玉米幼苗根系生理及膜脂代谢分子调控研究183.1.2低磷对玉米根系抗氧化体系的影响SOD和POD是植物体内重要的抗氧化酶，主要用来清除植物体内过多的活性氧，膜脂过氧化会发生丙二醛（MDA）的积累而使细胞膜遭到破坏，因此对低磷胁迫下玉米幼苗根系抗氧化体系指标进行测定。如图3-2（A）所示，相同时间点低磷（-P）胁迫下幼苗根系的SOD活性降低，且随着低磷胁迫处理时间的延长呈逐渐升高的趋势，在足磷(+P)和-P处理下的SOD活性均呈现缓慢增加后上升的趋势，在处理1d时SOD增加不明显，但在处理3d以后呈现显著水平的上升，并在9d时达到最大(为90.89u/gFW)且为对照的1.28倍。低磷处理下的玉米根系POD的活性在各时间点均高于+P处理，且随着处理时间的延长而逐渐增加，但在处理的后期趋于平稳。在低磷胁迫前期（1d，3d），玉米根系MDA的含量增加不明显，但在处理后期（5d以后）显著升高，在9d时MDA含量比+P增加了0.742nmol·g-1FW。图3-2低磷胁迫下玉米根系抗氧化体系测定Fig3-2Determinationofantioxidantsysteminmaizerootunderphosphatestarvation注：图A:SOD活性；图B：POD活性；图C：MDA含量Note：FigA:SODactivity;FigB:PODactivity;FigC:MDAcontent3.1.3低磷胁迫下玉米幼苗根系抗氧化酶相关基因的表达如表3-1所示，本研究在差异表达基因中筛选出低磷胁迫下的抗氧化酶相关基因并分析其表达。检测到SOD相关基因6个，包括1个铁SOD（FSD）、1个锰SOD（MSD）和4个铜锌SOD（CSD）基因。其中差异表达的FSD基因在1d时间点基因呈下调表达，在
结果与分析21前期增加，在3d和5d时与对照相比均存在显著性差异，但在处理第9d时可溶性糖含量趋于平稳且低于对照，但无显著性差异。图3-3低磷胁迫下玉米幼苗根系渗透调节物质的测定Fig3-3Determinationofosmoticregulatorysubstancesinmaizerootunderphosphatestarvation注：图A:脯氨酸含量；图B：可溶性蛋白含量；图C：可溶性糖含量Note：FigA:Prolinecontent;FigB:Solubleproteincontent;FigC:Solublecarbohydratecontent3.1.5低磷对玉米幼苗根系活力和酸性磷酸酶活性的影响酸性磷酸酶在酸性环境下能够水解磷酸酶释放无机磷以促进植株对磷的吸收利用。如图3-4所示，在两种磷浓度处理下，玉米幼苗根系活力随着处理时间的延长逐渐增加，且在低磷处理的各时间点均低于对照，在低磷处理5d和9d时与对照相比有显著水平的下降，且根系活力分别与对照相比分别下降了约20%和10%。玉米根系分泌的酸性磷酸酶活性随着处理时间的延长呈现先升高后逐渐平稳的趋势，-P处理下的根系酸性磷酸酶活性与+P处理下相比均有不同程度的增加，且在处理前期（1d、3d、5d）有显著水平的增加，且活性分别为对照的1.5，1.39和1.25倍；在低磷处理的后期酸性磷酸酶的活性虽也有不同程度的增加，但差异不显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MYB转录因子在植物非生物胁迫中的研究进展[J]. 关淑艳,焦鹏,蒋振忠,齐拙,夏海丰,曲静,马义勇. 吉林农业大学学报. 2019(03)
[2]低磷胁迫下不同磷效率燕麦品种酸性磷酸酶活性差异[J]. 王伟伟,齐冰洁,赵攀衡,李晓婷. 北方农业学报. 2017(05)
[3]玉米耐受低磷胁迫的分子机制研究进展[J]. 王开,李文学. 生物技术通报. 2016(10)
[4]低磷胁迫对玉米抗氧化系统及可溶性糖含量阶段性变化的影响[J]. 张燕,陈静,田军熊,谭小龙,涂云彪,陈波. 黑龙江农业科学. 2015(11)
[5]bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用[J]. 王艳敏,白卉,曹焱. 安徽农业科学. 2015(21)
[6]植物根系响应低磷胁迫的机理研究[J]. 梁翠月,廖红. 生命科学. 2015(03)
[7]低磷胁迫对4个玉米自交系幼苗生长及生理生化特性的影响[J]. 徐立华,徐相波,王玉红,丁一,周柱华,刘月辉. 山东农业科学. 2014(05)
[8]植物适应长期缺钾——积累叶片膜脂、维持根膜脂组成不变（英文）[J]. 王丹丹,郑国伟,李唯奇. 植物分类与资源学报. 2014(02)
[9]低磷胁迫对玉米自交系及其杂交种苗期生理特性的影响[J]. 马建华,孙毅,王玉国,牛常青. 山西农业科学. 2014(03)
[10]转录组测序技术在玉米中的应用研究进展[J]. 许波,张伟强,冯晓曦,王成业,张海申,许海涛,王友华,张今瀚. 玉米科学. 2014(01)
博士论文
[1]玉米与白羽扇豆和蚕豆根系适应低磷胁迫的形态和生理变化差异[D]. 刘海涛.中国农业大学 2016
[2]不同类型玉米胚乳转录组及其淀粉代谢相关基因分析[D]. 彭晓剑.安徽农业大学 2015
[3]玉米转录因子ABP9在转基因拟南芥ROS代谢平衡、ABA信号传导及非生物逆境耐受性中的功能分析[D]. 张霞.中国农业科学院 2008
硕士论文
[1]低磷胁迫下玉米叶片生理及膜脂代谢调控模式研究[D]. 王枫.黑龙江八一农垦大学 2019
[2]通过转录组测序分析玉米耐受低磷胁迫的分子机制[D]. 杜庆国.中国农业科学院 2017
[3]盐胁迫下盐地碱蓬甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的功能分析[D]. 王明杰.山东师范大学 2016
[4]玉米根系对低磷胁迫响应的转录组分析[D]. 许长征.山东大学 2009
[5]脂质组学研究两种红豆杉细胞磷脂代谢的差异[D]. 陆姝欢.天津大学 2007
本文编号：3210936
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3210936.html
教材专著
