低温胁迫下苗期苎麻响应机理研究

摘要

苎麻是中国特有的重要经济作物，低温胁迫会影响苎麻的生长发育、原麻产量和纤维品质。为了给苎麻耐寒性种质评价、筛选以及耐寒新品种的选育提供理论依据，本研究首次对低温胁迫下苎麻形态特征、生理生化及基因表达的响应机理进行研究，结果如下:
　　1.低温胁迫下苗期苎麻形态特征及叶解剖结构响应
　　低温胁迫苗期苎麻—“中苎1号”，研究结果表明苎麻叶对低温响应较敏感，表型改变最明显，0℃低温胁迫相比损伤更为严重，植株出现死亡，随着胁迫天数增加植株死亡率增高。研究还发现低温胁迫下“中苎1号”新叶对低温的敏感度强于成熟叶，叶片通过增加厚度来抵御低温胁迫，但0℃胁迫会使叶片脱水，导致叶片变薄。叶片解剖结构研究结果表明低温胁迫下苎麻的成熟叶和新叶的栅栏组织的层数增加，内含物增多，冰簇出现，维管组织增加，与苎麻低温胁迫相关。研究还发现成熟叶CTR，SR及PT/ST随低温胁迫温度改变呈显著性差异，随低温胁迫时间变化除了SR也呈现显著性差异，而新叶只有PT/ST的比值随着胁迫温度及时间的改变呈显著性差异。
　　2.低温胁迫下苗期苎麻生理生化响应
　　本研究对8份不同基因型的苎麻种质进行了低温胁迫。根据0℃低温胁迫下植株死亡率预测苎麻耐寒性，发现8份种质中青麻苎和万县蔸麻的耐寒性最强，日本苎麻8号和宜黄家麻耐寒性最弱。同时对经受不同胁迫低温和时间8份种质的MDA、POD、CAT、SOD、可溶性蛋白及叶绿素等6项生理指标进行研究。研究发现不同胁追温度下除可溶性蛋白外，POD活性、CAT活性、SOD活性、MDA及叶绿素含量都存在着显著性差异。不同胁迫低温下6个生理生化指标的响应各异，但是CAT活性、SOD活性均高于对照（未遭受低温胁迫苎麻）。不同时间低温胁迫导致SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量及MDA含量活性差异显著。SOD活性、POD活性、MDA及叶绿素含量随着胁迫时间增加而增加，且都是胁迫3d的数值最高，而CAT活性随着胁迫时间增加而降低，可溶性蛋白胁迫2d含量最高，这说明苎麻抵御低温是多因素协同调控复杂过程。低温胁迫下，8份不同基因型的苎麻种质间除MDA外，POD、CAT、SOD、可溶性蛋白、叶绿素等5项生理指标均呈显著性差异，研究还发现低温胁迫下8份种质POD、SOD与0℃胁迫2d植株死亡率呈显著负相关，结果表明POD、SOD可以作为评价苎麻种质耐低温能力生理指标。
　　3.低温胁迫下苗期苎麻基因表达响应
　　对低温胁迫“中苎1号”及其对照叶片进行转录组测序，获得133222个基因，平均长度为764.9bp。比较分析获得3791个与低温相关的差异表达基因，其中8个基因为转录因子，6个属于MYB家族，2个属于NAC家族，表明MYB、NAC转录因子在苎麻低温胁迫下基因表达转录调控过程中起着重要作用。对3791个差异表达基因进行GO和KOG功能注释，GO富集和KEGG富集分析(Q value＜0.01)研究结果表明，低温胁迫主要作用于苎麻细胞器、高分子复合物和质膜。同时，低温胁迫还刺激苎麻相关基因的应答和信号传导，影响细胞结构、基因转录、酶的催化活性、光合作用和激素的分泌，并且低温还影响膜的生物反应，造成膜损伤，进一步造成了细胞伤害。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 文献综述

1．1 植物对低温胁迫的响应

1．1．1 植物低温胁迫伤害机理

1．1．2 植物低温胁迫下形态特征及叶解剖结构响应

1．1．3 低温胁迫下植物抗氧化系统响应

1．1．4 低温胁迫下植物丙二醛、可溶性蛋白及叶绿素响应

1．1．4 低温胁迫下植物基因表达研究

1．2 高通量转录组测序在植物抗逆中应用研究

1．2．1 高通量转录组测序技术

1．2．2 转录组测序在植物抗逆研究中应用

1．3 研究的目的及意义

第二章 低温胁迫下苗期苎麻形态特征及叶解剖结构响应研究

2．1 试验材料和方法

2．1．1 试验材料培养

2．1．2 试验设计

2．1．3 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 低温胁迫下苗期苎麻形态特征变化

2．2．2 低温胁迫下成熟叶叶肉解剖结构变化

2．2．3 低温胁迫下新叶叶肉解剖结构变化

2．3 结论与讨论

第三章 低温胁迫下苗期苎麻生理生化响应研究

3．1 材料和方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验设计

3．1．3 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 低温胁迫下不同基因型苎麻形态特征变化

3．2．2 低温胁迫下苗期苎麻POD响应

3．2．3 低温胁迫下苗期苎麻CAT响应

3．2．4 低温胁迫下苗期苎麻SOD响应

3．2．5 低温胁迫下苗期苎麻MDA响应

3．2．6 低温胁迫下苗期苎麻可溶性蛋白响应

3．2．7 低温胁迫下苗期苎麻叶绿素响应

3．2．8 低温胁迫下不同基因型苎麻生理生化响应

3．2．9 低温胁迫下不同基因型苎麻生理生化指标与耐寒相关性

3．3 结论和讨论

第四章 低温胁迫下苗期苎麻基因表达研究

4．1 试验材料和方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验设计

4．1．3 实验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 RNA质量检测结果

4．2．2 序列拼接

4．2．3 Unigene与公共数据库比较

4．2．4 Unigene表达

4．2．5 差异基因表达及功能注释

4．2．6 与低温相关苎麻转录因子

4．2．7 差异基因富集分析

4．3 结论与讨论

4．3．1 与苎麻低温胁迫相关的Unigene规模化获得

4．3．2 低温胁迫与苎麻表达差异基因功能

4．3．3 低温胁迫与苎麻差异基因富集

第五章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历