基于生长锥和下胚轴分析甘蓝型冬油菜的抗寒性机制
发布时间：2021-11-01 19:13
甘蓝型冬油菜（Brassica napus L.）是我国主要的油料作物之一,具有产量高,抗倒伏、品质优良等特点,但在越冬前的幼苗时期,下胚轴伸长,导致生长锥暴露于土壤表面体积较大,植株容易受冻致死,严重制约了我国北方甘蓝型冬油菜的发展。因此,基于生长锥和下胚轴研究甘蓝型冬油菜的抗寒性,对解析甘蓝型冬油菜的抗寒性分子机制具有重要意义。本研究以12个甘蓝型冬油菜为研究材料,通过越冬率、春化率、半致死温度、形态特征和生理生化等指标对其抗寒性进行了鉴定,明确了生长锥相对高度和下胚轴长度与抗寒性的相关性,并对筛选的调控生长锥分化和下胚轴伸长的关键相关基因进行了功能分析。主要得到以下结果:1.越冬试验和春化试验表明,甘蓝型冬油菜的越冬率与春化率之间存在极显著负相关关系（相关系数为-0.964）,其中越冬率为7.6092.15%,春化率为11.6597.14%。在低温处理下,参试材料的相对电导率呈升高趋势,半致死温度(LT50)为-12.84-2.57℃;酶活性和细胞渗透调节物质含量明显升高,叶绿素含量下降,类胡...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茎尖分生组织结构示意图
甘肃农业大学2020届硕士学位论文6图1-2茎端分生组织的调控网络Fig.1-2Regulatorynetworksofstemendmeristem4植物下胚轴研究进展下胚轴是高等植物子叶着生点以下，与胚根相连的部分，由成熟胚顶端和基部分生组织之间的细胞发育而来的，同根、叶一样，都是维持幼苗期营养生长的重要器官[80]。植物下胚轴的伸长主要受光照、温度和植物激素的影响[81]，高温能促进下胚轴伸长[82~84]，幼苗的下胚轴可在暗培养条件下显著伸长[85]，植物开始光形态建成后，下胚轴的伸长受到抑制[86]。低温导致弱抗寒品种COP1蛋白降解，使得HY5在核内积累，HY5蛋白水平增加，COP1-HY5作用受到抑制，下胚轴的热形态建成受到影响[87]，而强抗寒品种可以通过HY5-ABI5-RBOH1信号通路诱导光保护作用，缓解低温造成的光抑制伤害[88]，削弱了HY5蛋白水平增加，同时HY5可以通过调控下游基因PIF4介导的生长素通路来诱导下胚轴伸长[86]。BUB1和BUB2作为PIF的靶基因，可能在PIF下游，参与调控下胚轴的伸长[89]。ERF1表达较高时下胚轴明显变短[90]，ZmMATE884基因参与植物下胚轴伸长的负调控[91]，CsNABP基因是下胚轴CsLH1的相关基因[92]。植物激素对下胚轴有明显诱导作用[93]，生长素响应因子基因GmARF17在大豆子叶、下胚轴、主根和侧根中均有表达[94]，MDP60作为一个正调控因子参与了乙烯信号转导途径介导的促进下胚轴伸长生长的生理学过程[95]。褪黑素抑制参与下胚轴伸长的BR生物合成，而外源褪黑激素可提高渗透调节物质含量，降低膜脂过氧化水平，提高甜瓜的适应性[96]。低温下的下胚轴长度与冷适应性之间存在着密切的关系[97]，低温胁迫导致绿豆和蚕豆下胚轴细胞受到可逆性损伤[98]，为适应外界环境的变化，植物也可以通过启动下胚轴调控
根据《油菜种质资源描述规范和数据标准》[109]对大田秋播幼苗进行形态观察（表 2-7，图 2-2），不同甘蓝型冬油菜的幼苗形态存在明显差异。具体表现为，抗寒性较强的材料（如 TSG 10）心叶色泽多数为紫色，少数为绿色，基叶呈深绿色，生长习性多数为匍匐生长，少数为半直立生长；抗寒较差的材料（如天油 2288）心叶色泽多数为淡紫色、黄绿色或绿色，基叶呈绿色，生长习性均为半直立生长。就生长发育进程而言，天油 2266 和天油 2288 两个材料的叶龄均为 5~6 叶期，叶柄长度为 10~11cm，而其它材料的叶龄为 4~5 叶期，叶柄长度均为 7~9cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温胁迫对玉米转绿过程中叶绿素生物合成的影响[J]. 毛晶晶,李泽娇,赵雨晴,袁澍,袁明. 四川农业大学学报. 2019(05)
[2]北方强冬性甘蓝型冬油菜品种(系)抗寒性评价[J]. 蒲媛媛,赵玉红,武军艳,刘丽君,白静,马骊,牛早霞,金姣姣,方彦,李学才,孙万仓. 中国农业科学. 2019(19)
[3]甘蓝型油菜苗期下胚轴长、根长与成熟期主要农艺性状及品质性状的相关性分析[J]. 鲁丹丹,李保全,安素妨,侯锦娜. 河南农业科学. 2019(11)
[4]播期、品种对沙地紫花苜蓿抗氧化特性与越冬率的影响[J]. 田永雷,张玉霞,王显国,候文慧,王月林,孙明雪,杜晓艳. 草地学报. 2019(05)
[5]PEG-8000模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响[J]. 杨喜珍,杨利,覃亚,刘磊,杨欢,谢婉. 中国马铃薯. 2019(04)
[6]盐及低温胁迫对油菜ROS和抗氧化酶活性的影响[J]. 张腾国,胡馨丹,李萍,刁志宏,王娟,郑晟. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(04)
[7]不同感温性甘蓝型冬油菜DNA甲基化差异及At4g02000-like结构预测[J]. 白静,孙万仓,刘丽君,武军艳,马骊,何辉立,常瑜,蒲媛媛,米文博,方彦,李学才. 中国油料作物学报. 2019(03)
[8]STM和CUC2基因对不同抗寒性白菜型冬油菜生长点的调控研究[J]. 赵玉红,马骊,常瑜,白静,蒲媛媛,牛早霞,金姣姣,柴昊,朵茂惠,刘丽君,武军艳,方彦,李学才,孙万仓. 中国油料作物学报. 2019(02)
[9]取样部位、时间对植物高温半致死温度的影响[J]. 王国霞,王会鱼,李春阁,卢超,杨玉珍,牛琳媛. 福建林业科技. 2019(01)
[10]假俭草叶片渗透调节物质含量对冬前低温的响应及其与低温伤害的关系[J]. 刘南清,林绍艳,沈益新. 草业学报. 2019(03)
博士论文
[1]光照强度、温度和水势协同调控白菜（Brassica rapa）下胚轴伸长的细胞学及蛋白质组学机制[D]. 王红飞.中国农业科学院 2019
[2]COP1调控微管结合蛋白WDL3介导下胚轴细胞生长的机制[D]. 连娜.中国农业大学 2018
[3]TCP转录因子通过促进PIFs活性和生长素合成基因的表达调控避荫反应[D]. 周瑜.兰州大学 2018
[4]PhyA、HY5和PIF4在光质调控番茄低温抗性中的机制研究[D]. 王峰.浙江大学 2017
[5]杨树WOX和HSP17.8基因在植物生长发育和抗逆胁迫中的调控作用研究[D]. 李建波.中国林业科学研究院 2017
[6]辣椒（Capsicum annuum L.）下胚轴不定根发生的调控机制[D]. 张焕欣.中国农业科学院 2017
[7]甘蓝型油菜低温诱导的转录组和蛋白组分析[D]. 杜春芳.华中农业大学 2016
[8]拟南芥微管结合蛋白MDP60参与乙烯促进下胚轴生长的分子机理[D]. 马倩倩.中国农业大学 2016
[9]拟南芥ABS3亚家族MATE转运蛋白参与调控植物细胞伸长和叶片衰老的机制研究[D]. 王蕊.西北农林科技大学 2015
[10]拟南芥STM、WUS和CLV3相互作用调控茎端分生组织干细胞活性的研究[D]. 周超.山东农业大学 2015
硕士论文
[1]基于顶芽细胞学特征探究亚美和中国马褂木生长差异[D]. 段乐.广西大学 2019
[2]生长素、乙烯利对大豆生根及茎伸长的调控作用[D]. 李晓冰.东北农业大学 2018
[3]与黄瓜株型性状相关的两个候选基因（长下胚轴CsNABP和圆叶CsPID）的功能初步分析[D]. 赵子瑶.西北农林科技大学 2018
[4]AFP2与COP1互作调控拟南芥下胚轴热形态建成的机理研究[D]. 安敏敏.南京师范大学 2018
[5]拟南芥TRANSPORTIN1在茎顶端分生组织干细胞稳态维持中的作用及互作蛋白筛选[D]. 李鹏.兰州大学 2018
[6]玉米MATE基因参与调控植物叶片衰老、下胚轴伸长与种子大小[D]. 薛盛祥.西北农林科技大学 2017
[7]番茄SlHY5基因在低温胁迫中的作用[D]. 张田田.西北农林科技大学 2016
[8]白桦BpCUC2基因的表达特性及遗传转化[D]. 徐焕文.东北林业大学 2016
[9]转录因子BUB1和BUB2调控拟南芥下胚轴伸长的研究[D]. 李芳.兰州大学 2015
[10]水稻pla3突变体幼穗发育的研究[D]. 付娟.湖南农业大学 2015
本文编号：3470650
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茎尖分生组织结构示意图
甘肃农业大学2020届硕士学位论文6图1-2茎端分生组织的调控网络Fig.1-2Regulatorynetworksofstemendmeristem4植物下胚轴研究进展下胚轴是高等植物子叶着生点以下，与胚根相连的部分，由成熟胚顶端和基部分生组织之间的细胞发育而来的，同根、叶一样，都是维持幼苗期营养生长的重要器官[80]。植物下胚轴的伸长主要受光照、温度和植物激素的影响[81]，高温能促进下胚轴伸长[82~84]，幼苗的下胚轴可在暗培养条件下显著伸长[85]，植物开始光形态建成后，下胚轴的伸长受到抑制[86]。低温导致弱抗寒品种COP1蛋白降解，使得HY5在核内积累，HY5蛋白水平增加，COP1-HY5作用受到抑制，下胚轴的热形态建成受到影响[87]，而强抗寒品种可以通过HY5-ABI5-RBOH1信号通路诱导光保护作用，缓解低温造成的光抑制伤害[88]，削弱了HY5蛋白水平增加，同时HY5可以通过调控下游基因PIF4介导的生长素通路来诱导下胚轴伸长[86]。BUB1和BUB2作为PIF的靶基因，可能在PIF下游，参与调控下胚轴的伸长[89]。ERF1表达较高时下胚轴明显变短[90]，ZmMATE884基因参与植物下胚轴伸长的负调控[91]，CsNABP基因是下胚轴CsLH1的相关基因[92]。植物激素对下胚轴有明显诱导作用[93]，生长素响应因子基因GmARF17在大豆子叶、下胚轴、主根和侧根中均有表达[94]，MDP60作为一个正调控因子参与了乙烯信号转导途径介导的促进下胚轴伸长生长的生理学过程[95]。褪黑素抑制参与下胚轴伸长的BR生物合成，而外源褪黑激素可提高渗透调节物质含量，降低膜脂过氧化水平，提高甜瓜的适应性[96]。低温下的下胚轴长度与冷适应性之间存在着密切的关系[97]，低温胁迫导致绿豆和蚕豆下胚轴细胞受到可逆性损伤[98]，为适应外界环境的变化，植物也可以通过启动下胚轴调控
根据《油菜种质资源描述规范和数据标准》[109]对大田秋播幼苗进行形态观察（表 2-7，图 2-2），不同甘蓝型冬油菜的幼苗形态存在明显差异。具体表现为，抗寒性较强的材料（如 TSG 10）心叶色泽多数为紫色，少数为绿色，基叶呈深绿色，生长习性多数为匍匐生长，少数为半直立生长；抗寒较差的材料（如天油 2288）心叶色泽多数为淡紫色、黄绿色或绿色，基叶呈绿色，生长习性均为半直立生长。就生长发育进程而言，天油 2266 和天油 2288 两个材料的叶龄均为 5~6 叶期，叶柄长度为 10~11cm，而其它材料的叶龄为 4~5 叶期，叶柄长度均为 7~9cm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温胁迫对玉米转绿过程中叶绿素生物合成的影响[J]. 毛晶晶,李泽娇,赵雨晴,袁澍,袁明. 四川农业大学学报. 2019(05)
[2]北方强冬性甘蓝型冬油菜品种(系)抗寒性评价[J]. 蒲媛媛,赵玉红,武军艳,刘丽君,白静,马骊,牛早霞,金姣姣,方彦,李学才,孙万仓. 中国农业科学. 2019(19)
[3]甘蓝型油菜苗期下胚轴长、根长与成熟期主要农艺性状及品质性状的相关性分析[J]. 鲁丹丹,李保全,安素妨,侯锦娜. 河南农业科学. 2019(11)
[4]播期、品种对沙地紫花苜蓿抗氧化特性与越冬率的影响[J]. 田永雷,张玉霞,王显国,候文慧,王月林,孙明雪,杜晓艳. 草地学报. 2019(05)
[5]PEG-8000模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响[J]. 杨喜珍,杨利,覃亚,刘磊,杨欢,谢婉. 中国马铃薯. 2019(04)
[6]盐及低温胁迫对油菜ROS和抗氧化酶活性的影响[J]. 张腾国,胡馨丹,李萍,刁志宏,王娟,郑晟. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(04)
[7]不同感温性甘蓝型冬油菜DNA甲基化差异及At4g02000-like结构预测[J]. 白静,孙万仓,刘丽君,武军艳,马骊,何辉立,常瑜,蒲媛媛,米文博,方彦,李学才. 中国油料作物学报. 2019(03)
[8]STM和CUC2基因对不同抗寒性白菜型冬油菜生长点的调控研究[J]. 赵玉红,马骊,常瑜,白静,蒲媛媛,牛早霞,金姣姣,柴昊,朵茂惠,刘丽君,武军艳,方彦,李学才,孙万仓. 中国油料作物学报. 2019(02)
[9]取样部位、时间对植物高温半致死温度的影响[J]. 王国霞,王会鱼,李春阁,卢超,杨玉珍,牛琳媛. 福建林业科技. 2019(01)
[10]假俭草叶片渗透调节物质含量对冬前低温的响应及其与低温伤害的关系[J]. 刘南清,林绍艳,沈益新. 草业学报. 2019(03)
博士论文
[1]光照强度、温度和水势协同调控白菜（Brassica rapa）下胚轴伸长的细胞学及蛋白质组学机制[D]. 王红飞.中国农业科学院 2019
[2]COP1调控微管结合蛋白WDL3介导下胚轴细胞生长的机制[D]. 连娜.中国农业大学 2018
[3]TCP转录因子通过促进PIFs活性和生长素合成基因的表达调控避荫反应[D]. 周瑜.兰州大学 2018
[4]PhyA、HY5和PIF4在光质调控番茄低温抗性中的机制研究[D]. 王峰.浙江大学 2017
[5]杨树WOX和HSP17.8基因在植物生长发育和抗逆胁迫中的调控作用研究[D]. 李建波.中国林业科学研究院 2017
[6]辣椒（Capsicum annuum L.）下胚轴不定根发生的调控机制[D]. 张焕欣.中国农业科学院 2017
[7]甘蓝型油菜低温诱导的转录组和蛋白组分析[D]. 杜春芳.华中农业大学 2016
[8]拟南芥微管结合蛋白MDP60参与乙烯促进下胚轴生长的分子机理[D]. 马倩倩.中国农业大学 2016
[9]拟南芥ABS3亚家族MATE转运蛋白参与调控植物细胞伸长和叶片衰老的机制研究[D]. 王蕊.西北农林科技大学 2015
[10]拟南芥STM、WUS和CLV3相互作用调控茎端分生组织干细胞活性的研究[D]. 周超.山东农业大学 2015
硕士论文
[1]基于顶芽细胞学特征探究亚美和中国马褂木生长差异[D]. 段乐.广西大学 2019
[2]生长素、乙烯利对大豆生根及茎伸长的调控作用[D]. 李晓冰.东北农业大学 2018
[3]与黄瓜株型性状相关的两个候选基因（长下胚轴CsNABP和圆叶CsPID）的功能初步分析[D]. 赵子瑶.西北农林科技大学 2018
[4]AFP2与COP1互作调控拟南芥下胚轴热形态建成的机理研究[D]. 安敏敏.南京师范大学 2018
[5]拟南芥TRANSPORTIN1在茎顶端分生组织干细胞稳态维持中的作用及互作蛋白筛选[D]. 李鹏.兰州大学 2018
[6]玉米MATE基因参与调控植物叶片衰老、下胚轴伸长与种子大小[D]. 薛盛祥.西北农林科技大学 2017
[7]番茄SlHY5基因在低温胁迫中的作用[D]. 张田田.西北农林科技大学 2016
[8]白桦BpCUC2基因的表达特性及遗传转化[D]. 徐焕文.东北林业大学 2016
[9]转录因子BUB1和BUB2调控拟南芥下胚轴伸长的研究[D]. 李芳.兰州大学 2015
[10]水稻pla3突变体幼穗发育的研究[D]. 付娟.湖南农业大学 2015
本文编号：3470650
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