收藏本站

楸树优良无性系2-8苗期生理变化与基因表达对干旱胁迫的响应

【摘要】:楸树(Catalpa bungei)是我国特有珍贵用材树种,分布范围广,材质优良,已有2600多年的栽培历史,目前主要作为高档家具和细木工板材等原材料。然而,目前推广的主栽品种抗旱性较差,在相对干旱的条件下表现不佳。因此,为了提高在相对干旱条件下楸树的生长量,开展种内耐旱和高水分利用效率新品种选育成为重要的研究方向。 了解楸树对干旱胁迫的生理和分子响应机理,挖掘关键基因,是开展高效育种的基础。本研究以楸树优良耐旱无性系为试材,利用高通量测序技术建立转录本集合,通过干旱处理和基因芯片技术挖掘胁迫响应关键基因,并结合生理变化,对响应机理进行阐述。主要结果如下: (1)在自然干旱胁迫过程中,当土壤重量含水量下降到23%时,苗高、地径和叶片生长基本停止,成熟叶片的叶面积为正常条件下的53%(93.5cm2),净光合速率(Pn)和光合性能指数(PI)显著下降;当土壤含水量下降到15%时,Pn接近于0,叶片和根系游离脯氨酸、可溶性糖、脱落酸含量在胁迫下均显著升高,茉莉酸含量则轻微升高,可溶性蛋白含量先升高后降低,叶片和根系的SOD、POD活性、以及叶片POD活性均呈现为先下降,后期呈显著升高的趋势。 (2)采集正:透珊敌财忍跫??个楸树基因型的叶片、根、茎等组织进行混合转录组测序(454焦磷酸测序),共获得77,337个Unigene,在Nr数据库中比对,共有33,672个Unigene具有同源序列,其中有19,110个获得GO功能注释。通过KEGG代谢通路富集,共参与了包括碳水化合物、氨基酸、脂肪酸代谢(Carbohydrate,Amino acid,Fatty acidmetabolism)、光合作用(Photosynthesis)等在内的250个代谢通路。发掘了包括双碱基重复(Di-)至六碱基重复(Hexa-),以及混合型在内的2,782个SSR和79,528个SNP。 (3)依据转录组测序结果,设计了表达谱芯片,并依据干旱胁迫下生长和生理变化趋势,选择了5个土壤含水量梯度对叶片和根系进行差异基因表达分析。与对照相比,4种胁迫下叶片中差异表达基因共有16,137个,根系中共有14,913个,叶片中有2,233个基因是在4种胁迫下共差异表达的,其中有630个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势(持续差异基因)。根系中有1,006个基因是在4种胁迫下共差异表达的,其中有203个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势(持续差异基因)。对叶片和根系中的持续差异基因进行GO和KOG注释表明,主要涉及到信号转导途径、转录、离子跨膜转运、渗透调节物质合成、抗氧化酶和激素合成等方面。 (4)通过功能分析,发掘到与干旱胁迫响应相关的基因,主要包括4个方面: 信号转导相关基因:丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Serine/Threonine-protein kinase)、富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat,LRR)类受体蛋白激酶、MYB、MYC、bZIP、NAC; 抗氧化酶基因:原叶绿素酸酯氧化还原酶(NADPH: protochlorophyllideoxidoreductase)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase,Mn-SOD)、环阿乔醇-C-24位甲基转移酶(S-adenosyl-L-methionine: delta24-sterol-C-methyltransferase)、type II过氧化物酶(type IIperoxiredoxin,POD)、丁酸-辅酶A连接酶(butyrate--CoA ligase AAE11); 渗透调节物质合成相关基因:蔗糖合成酶(Sucrose synthase)、蔗糖磷酸合酶(Sucrosephosphate synthase)、棉籽糖合成酶(Raffinose synthase)、水苏糖合成酶(Stachyosesynthase)、△-吡咯啉-5-羧基合成酶(△1-pyrroline-5-carboxylate synthase)、鸟氨酸-△-氨基转移酶(Ornithine-delta-aminotransferase)、△-吡咯啉-5-羧基还原酶(Pyrroline-5-carboxylate reductase)、谷氨酸脱氢酶(Glutamate dehydrogenase)、乙醛脱氢酶(Aldehyde dehydrogenase)、胆碱单加氧酶(Choline monooxygenase)、水孔蛋白(Aquaporin); 激素合成相关基因:9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoiddioxygenase,NCED)、ABA-醛氧化酶(ABA aldehyde oxidase)、细胞色素P450、赤霉素-20-氧化酶(Gibberellin20-oxidase)、12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxophytodienoic acid10,10-reductase)。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:S792.25

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王玉成;李红艳;杨传平;张国栋;;cDNA微阵列技术研究干旱胁迫下柽柳基因的表达[J];植物研究;2007年02期
2 张小丽;刘敏;商奇;葛才林;;水稻叶片中活性甲基循环、转移相关基因对干旱胁迫的应答[J];中国水稻科学;2011年03期
3 陈静;姜华;万佳;高晓玲;王平荣;席江;徐正君;;一个水稻NADPH氧化还原酶相似基因的克隆及表达分析[J];中国水稻科学;2006年03期
4 魏征;马红;葛晓春;;水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析[J];科学通报;2011年20期
5 黄萍;贾东坡;袁志良;梅世秀;叶永忠;;外来杂草小花山桃草对干旱胁迫的生理响应[J];东北农业大学学报;2011年04期
6 韩瑞宏;卢欣石;高桂娟;杨秀娟;;紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应[J];生态学报;2007年12期
7 王新建;何威;杨淑红;丁鑫;朱延林;;豫楸1号4种砧木嫁接苗对干旱胁迫的生理响应[J];林业科学;2008年05期
8 孔兰静;李红双;张志国;;三种观赏草对土壤干旱胁迫的生理响应[J];中国草地学报;2008年04期
9 曹兵;宋丽华;谢应吉;;土壤干旱胁迫对臭椿苗木生理指标的影响[J];东北林业大学学报;2008年09期
10 张东玲;刘建宁;王运琦;吴欣明;石永红;王赞;郭璞;池惠武;;羊茅种质资源苗期抗旱生理响应及综合评价[J];山西农业科学;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪耀富;杨天旭;刘国顺;陈新建;;渗透胁迫下团棵期烟草叶片基因的差异表达[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
2 朱芷葳;张赟;姜俊兵;范瑞文;贺俊平;董常生;;MicroRNAs在羊驼不同被毛颜色皮肤组织中的表达[A];中国畜牧兽医学会动物解剖学及组织胚胎学分会第十五次学术研讨会论文集[C];2008年
3 宋凤斌;刘胜群;;苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理响应[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
4 孟金萍;刘云波;张以河;孙淑华;王艳蓉;吕凤柱;杨旭;;纳米二氧化钛暴露人胚肺细胞差异表达基因分析[A];实验动物与药理学、毒理学研究学术交流会论文汇编[C];2009年
5 李珉;赵征宇;张义正;;应用基因芯片研究针刺治疗高胆固醇血症的基因表达[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
6 李珉;赵征宇;张义正;;应用基因芯片研究针刺治疗高胆固醇血症的基因表达[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年
7 金旻;戚华兵;黄炜;王小凤;陈林;;基因芯片研究结合FGFR3的核心短肽对小鼠前软骨细胞的作用[A];中华医学会第六次全国骨质疏松和骨矿盐疾病学术会议暨中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会成立十周年论文汇编[C];2011年
8 张上隆;;桃蔗糖转化酶基因的克隆和差异表达[A];张上隆果树学文选[C];2006年
9 郭培国;李荣华;Michael Baum;;干旱胁迫下大麦基因表达的研究[A];2006中国植物细胞发育与分子生物学学术研讨会论文集[C];2006年
10 何丹;郭纪锋;王磊;肖智权;严新翔;唐北沙;;突变型DJ-1蛋白对基因组表达谱的影响[A];第十一届全国神经病学学术会议论文汇编[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 高原;吸烟会使人体基因表达异常[N];新华每日电讯;2010年
2 记者 李雪梅;酒精影响基因表达[N];人民日报;2006年
3 张忠霞;特制RNA轻推一下,就能“唤醒”基因[N];新华每日电讯;2007年
4 陈勇;基因表达有性别差异“对性下药”有望实现[N];医药经济报;2006年
5 张忠霞;美科学家利用RNA激活基因[N];医药经济报;2007年
6 余青;不同单穴对基因表达影响程度不同[N];中国医药报;2003年
7 记者 耿挺;脑是怎样发育的[N];上海科技报;2007年
8 海文;美找到激活基因新方法[N];中国医药报;2007年
9 记者 李含;诺奖得主引领学子探寻RNA微观世界[N];新清华;2007年
10 记者 操秀英?姜海;美发现数百个控制女性生育基因[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 麻文俊;楸树优良无性系2-8苗期生理变化与基因表达对干旱胁迫的响应[D];中国林业科学研究院;2013年
2 李慧锋;鸡脂肪代谢相关基因的表达与网络分析[D];中国农业大学;2005年
3 赵美荣;扩展蛋白与植物激素调节的干旱胁迫下小麦细胞生长的关系研究[D];山东农业大学;2011年
4 黄远帅;系统性红斑狼疮活动期及治疗中微小RNA的筛选研究[D];重庆医科大学;2008年
5 许顺良;微RNA通过脆性X智力迟滞蛋白(FMRP)介导途径调控昼夜节律和控制干细胞命运[D];山东大学;2009年
6 齐弘炜;体外循环前后心肌及外周血单个核细胞细胞因子基因表达谱的初步研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2003年
7 吕雪松;基因芯片数据处理方法及在乳腺癌数据中的应用[D];清华大学;2006年
8 吴佳楠;基因表达数据分析方法及其应用研究[D];吉林大学;2013年
9 刘成龙;大鼠脊髓损伤后组织基因表达谱动态变化的研究[D];中国人民解放军第一军医大学;2003年
10 祁震宇;人脑胶质瘤中二条差异表达基因的研究[D];苏州大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔琰;小麦成熟胚脱分化过程中WRKY、bZIP家族转录因子及其靶基因的表达谱分析[D];河南农业大学;2009年
2 张子佳;水稻转录因子bHLH家族基因抗逆表达谱分析[D];中国农业科学院;2008年
3 刘召锋;胃癌相关基因的筛选及其功能预测[D];曲阜师范大学;2006年
4 杨天旭;水分胁迫下烤烟蛋白质变化和基因表达的差异性研究[D];河南农业大学;2007年
5 赵晨晖;肾上腺皮质增生与腺瘤差异表达基因的筛选和研究[D];天津医科大学;2007年
6 李伟;不同种源连香树对干旱胁迫的生理响应研究[D];四川农业大学;2009年
7 赵海金;哮喘发作患者外周血嗜酸细胞差异表达基因克隆及特性研究[D];第一军医大学;2005年
8 耿晓华;~(60)Co-γ射线诱发人正常肝细胞基因组不稳定性的研究[D];山西大学;2007年
9 王晓冬;真桦苗木对干旱胁迫的生长和生理响应[D];东北林业大学;2008年
10 朱利娜;酵母基因芯片的制备及其在热休克基因表达谱研究中的应用[D];第一军医大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026