苗期低温诱导对烟草茎尖油菜素内酯含量及其受体基因表达的影响

摘要

自然界中持续低温会对一些作物的生长产生不良影响，如植株苗弱、发育异常、产量和品质下降等。烟草是我国重要的经济作物，叶片的数量和质量影响其经济价值。生产中烟苗受低温诱导发生早花的现象十分普遍，总体表现为花芽分化提前、叶片数量减少、产量与品质明显下降。烟草可借助于苗期低温诱导下的响应机制，使烟株一系列基因差异表达异常，进而产生早花现象。为研究苗期低温对烟草早花发生的影响机制，以烤烟品种云烟85及其多叶型系选品种兴烟1号为材料，在烟苗六叶期分别设置12℃（低温）和28℃（常温/对照）的处理10 d后取样茎尖，用Agilent公司的Tobacco Gene Expression Microarray、4×44K烟草表达谱基因芯片对样品基因表达情况进行检测分析，筛选出现明显差异且可能与响应机制密切相关的重点候选基因；随后利用Real-Time PCR，重点分析烟苗茎尖在处理中和处理后的重点候选基因表达的动态变化；再使用酶联免疫吸附测定法（Enzyme linked immunsorbent assay，ELISA）检测茎尖对应的信号分子的动态变化。
　　本研究主要内容包括：⑴对低温处理第10d的烟苗茎尖进行基因芯片表达谱分析。同一品种不同温度处理下，云烟85和兴烟1号表现上调或下调表达出现差异的基因较多，上调表达基因和下调表达基因间数目差别不大；而同一温度处理下，兴烟1号和云烟85间表现上调或下调表达出现差异的基因数目都较少，且上调表达差异基因的数目明显少于下调表达差异基因的数目。同一品种不同温度处理间基因表达差异较大，相同温度处理不同品种间基因表达差异较小。云烟85和兴烟1号烟苗茎尖基因的信号通路在常温处理下差异不明显，而在低温处理下出现了一定程度差异。通过 KEGG分析，在植物激素的信号转导通路方面筛选到3个差异表达基因：NtBRI1、NtPR1和NtMYC2。其中低温诱导在一定程度上加强了NtBRI1在两个品种茎尖中的表达，兴烟1号NtBRI1的表达强于云烟85。⑵设计引物对NtBRI1的动态表达进行Real-Time PCR定量分析和验证。苗期低温诱导确实明显增加了云烟85和兴烟1号茎尖NtBRI1的表达量。低温和常温处理云烟85和兴烟1号茎尖NtBRI1表达量的变化趋向总体一致，随着温度处理的延续其表达量不断增加；温度处理前4 d，同一品种不同温度处理间NtBRI1的表达量差异小，处理4 d后随着表达量的增加此差异亦迅速加大；到处理第10 d（温度处理终止时）表达量达到峰值，同一品种的表达差异也达到最大。温度处理结束后在自然温度环境下各处理间NtBRI1表达量下降，并逐渐趋于平稳。不同温度条件下兴烟1号烟苗茎尖NtBRI1的表达量均明显高于云烟85，低温处理使兴烟1号NtBRI1表达量的增长幅度较云烟85的增长幅度高。⑶通过ELISA对烟苗茎尖BR含量的动态变化进行检测并分析。苗期低温诱导提高了烟草茎尖BR的含量。在不同温度条件下，不同品种茎尖BR含量变化趋向在不同时间段不完全一致。低温诱导的云烟85茎尖BR含量缓慢增加后逐渐下降，常温条件下其整体呈下降趋势，仅在处理4-7d期间略有波动。不同温度条件下兴烟1号茎尖BR含量的变化波动较大，出现2个波峰，其中处理0-4d为增加，4-7d为下降，7-10d含量又出现上升；低温诱导使得兴烟1号茎尖BR含量变化较常温更为剧烈。温度处理后在自然温度环境下，烟苗茎尖BR含量均出现一定程度下降，不同温度处理后的云烟85茎尖BR含量差异逐渐减小，而兴烟1号的仍然维持在一个比较高的水平。

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第一章文献综述

1.1植物对低温胁迫的响应

1.2油菜素内酯及其信号转导

1.3基因芯片技术与表达谱基因芯片及其应用

1.4本研究的目的意义

第二章 低温处理的烟草茎尖表达谱基因芯片分析

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3本章小结

第三章 低温处理的烟草茎尖NtBRI1基因表达差异分析

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.3本章小结

第四章 低温处理的烟草茎尖BR含量差异分析

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3本章小结

第五章 讨论与结论

5.1讨论

5.2结论

参考文献

附表1 X12vsX28 KEGG功能富集分析差异显著的信号通路

附表2 X12 vs Y12 KEGG功能富集分析差异显著的信号通路

致谢