香菇多糖对植物根生长及其基因表达的影响

摘要

香菇多糖（Lentinan）是一种常见的真菌多糖，有着广泛的抗菌、抗癌等生理活性功能。乌拉尔甘草是一种常见的药用植物，其主要生理成分甘草酸等有着广泛的抗炎、抗菌活性。本课题组曾发现，香菇多糖处理甘草，其根系长度和干重均有了显著增长。为了研究香菇多糖对植物根系促生作用的广泛适用性及其分子机制，本文采用香菇菌丝液体深层发酵的方法获得并纯化了香菇多糖，以其分别叶面喷施甘草、油菜、牛膝三种植物的幼苗，测定其根茎（或胚轴）等生理指标。另外，以甘草为例，利用Illumina HiSeq2500测序平台和生物信息学手段分析香菇多糖处理前后的甘草根系基因表达差异。主要研究结果如下。
　　通过液体深层发酵获得菌丝的生物量0.384 g/100 mL，胞外香菇多糖浓度最高达0.218 g/100 mL，经分离纯化以及DEAE-52离子交换层析后，获得的中性和酸性香菇多糖的比例分别为13.3％和45.9％。
　　痕量的香菇多糖叶面喷施三种植物的幼苗。一个月后，油菜根长和根轴长度比均有显著增加(P＜0.05)，最佳浓度为0.05×10-6 g/mL;但干重无显著性差异。牛膝根长以及根茎长度比呈现增长趋势，最佳浓度为0.5×10-6 g/mL;根干重及根茎干重比变化不明显。甘草根长、根茎长度比、根干重、根茎干重比均有显著性增加(P＜0.05)，其最佳浓度为5×10-6 g/mL。
　　流式细胞法测定甘草基因组大小为420±34.79 Mbp。将对照组和0.5×10-6 g/mL香菇多糖处理组的甘草根系进行转录组测序，分别获得了2G核苷酸序列的转录组数据，经de novo拼接获得了57535个转录本，其中含52908条独立基因。通过差异表达基因的KEGG富集分析，获得了283个显著差异的代谢通路变化，它们主要集中在萜类物质合成、植物激素调控、糖代谢及蛋白质合成加工等生理生化过程。
　　综上所述，香菇多糖通过激发生长素受体及其信号传导中关键酶的基因表达、强化与环境适应性相关代谢途径等，进而促进根细胞的伸长。在μg级水平上，香菇多糖对植物的生理作用类似于植物激素，其在农业生产上具有广阔的应用前景。证明这类植物多糖是一种新的植物促根剂，还有待于进一步的研究。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 香菇多糖

1．1．1 香菇多糖简介

1．1．2 香菇多糖的结构

1．1．3 香菇多糖的生理作用

1．2 香菇多糖的分离提纯

1．3 植物根的生长调节

1．3．1 植物激素

1．3．2 其他有特殊生理活性的有机化合物

1．4 植物根生长的分子基础及调控的研究进展

1．4．1 拟南芥根系发育的分子机制

1．5 转录组学技术研究进展

1．5．1 测序技术的发展

1．5．2 转录组学研究进展

1．6 本文的研究目的与研究内容

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 主要试剂

2．3 实验仪器

2．4 实验方法

2．4．1 液体深层发酵香菇多糖

2．4．2 植物试验

2．4．3 转录组学分析

3 结果与讨论

3．1 液体深层发酵香菇多糖产率

3．2 香菇多糖的分离纯化鉴定

3．3 香菇多糖处理对植物生长指标的影响

3．3．1 香菇多糖对油菜生长的影响

3．3．2 香菇多糖对牛膝生长的影响

3．3．3 香菇多糖对甘草生长的影响

3．4 甘草根转录组数据分析

3．4．1 甘草基因组序列长度测定

3．4．2 甘草根RNA提取质量检测及Illumina HiseqTM 2500文库的构建

3．4．3 Reads数据质量统计

3．4．4 de novo组装结果统计

3．4．5 甘草根转录组

3．4．6 甘草根基因表达及差异分析

3．4．7 差异表达基因的基因本体学(GO)富集分析

3．4．8 差异表达基因的KEGG富集分析

3．5 讨论

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢