Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 苜蓿应答干旱和盐胁迫的机理及MtPHD6基因的功能分析 | |
| 权文利 | |
| 出版年 | 2016 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 产祝龙 |
| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院(武汉植物园) |
| 中文摘要 | 干旱和盐害是影响植物生长、发育、生产力和分布的两个主要环境因子。水分缺失和土壤盐渍化已经成为可持续发展农业的两大瓶颈。另外,随着人口的急剧增加和环境问题的日益恶化,全球农业产量将很难再满足世界粮食和能源的需求。因此,如何合理地利用干旱和盐渍化土壤是可持续农业急需解决的一个问题。苜蓿是豆科苜蓿属一年生或多年生草本植物,因具有丰富的氨基酸和蛋白质,被誉为“牧草之王”,具有较强的抗旱耐盐能力,在我国滨海盐碱地区和西北干旱半干旱地区都有广泛种植。虽然在轻度胁迫下,苜蓿可以正常种植生长,但重度胁迫条件下,苜蓿的生产力和分布范围受到一定的影响。研究表明不同苜蓿品种的抗旱和耐盐性存在品种间差异。因此,选择抗性较强的苜蓿品种,研究苜蓿抗性相关基因的功能原理,对于培育高产高抗性的苜蓿新品种,扩大苜蓿的种植范围具有重要意义。在本研究中,我们首先以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,分别筛选出具有不同抗旱性和耐盐性的两种紫花苜蓿品种,比较分析抗性不同的两种紫花苜蓿品种在相应胁迫条件下形态,生理和分子水平上的差异。其次,以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L)(Jemalong A17)为研究对象,克隆MtPHD6基因,并将其转入到拟南芥,对转基因植株进行不同浓度梯度的甘露醇(Mannitol),盐(NaCl)和脱落酸(ABA)胁迫处理,观察MtPHD6转基因植株对各种胁迫的响应。主要研究结果如下：(1)通过对10种紫花苜蓿品种进行抗旱性的初步筛选,获得抗旱性较强的陇东和干旱相对敏感的阿尔冈金。对筛选出的两品种进行为期18天的干旱处理,研究表明在正常生长条件下,抗旱性强的陇东叶片大小和气孔密度都小于干旱敏感的阿尔冈金,从而使陇东表现出较低的水分失水率。干旱胁迫处理后,与阿尔冈金相比,陇东所受的细胞膜损伤较低,脯氨酸和抗坏血酸含量较高,活性氧(ROS)积累量较少。而且,陇东中抗氧化物酶活力在干旱胁迫条件下显著高于阿尔冈金。另外,在干旱胁迫条件下,陇东叶和根中胁迫相关基因的表达量如MtDehyd,MSNAC, MfCBF4和MsHSP23等显著高于阿尔冈金。上述研究结果表明,陇东品种的抗旱性高于阿尔冈金,最终表现在干旱条件下叶片枯萎较少,侧根数较多,地上／地下单株生物量较大,复水后存活率较高。(2)对14种紫花苜蓿品种进行耐盐性的初步筛选,获得耐盐性较强的211609和盐相对敏感的新疆大叶。其次,对筛选出的两品种进行为期18d的250mM NaCl处理,研究发现在盐胁迫条件下,与新疆大叶相比,211609表现出较高的叶片含水量(LWC)和可溶性蛋白含量,较低的细胞膜损伤和活性氧(ROS)积累量,较高的谷胱甘肽(GSH)含量和抗氧化物酶活力。另外,盐胁迫下,211609中胁迫相关基因,例如NHX1, ZFG, CBF4和HSP23等的表达量显著高于新疆大叶。研究结果表明,211609品种的耐盐性高于新疆大叶品种。(3)通过基因克隆及转化,我们成功获得MtPHD6转基因拟南芥植株,并筛选出表达量相对较高的两个转基因株系MtPHD6-4和MtPHD6-7。在不同浓度的Mannitol, NaCl和ABA处理下,研究结果发现两个转基因株系的萌发率和野生型相比无明显差别,但在高浓度胁迫条件下子叶变绿值均显著高于野生型。综上所述,不同紫花苜蓿品种之间的抗性存在显著差别,通过在胁迫条件下形态,生理和分子水平上的比较分析,研究结果显示陇东品种的抗旱性高于阿尔冈金品种；211609品种的耐盐性高于新疆大叶品种。另外,我们发现MtPHD6转基因拟南芥植株可以更好地在高浓度胁迫平板上生长。上述研究结果希望为今后苜蓿高抗性育种提供一定的科学理论依据。 |
| 中文关键词 | 苜蓿 ; 非生物胁迫 ; 生理机制 ; 转录表达 ; MtPHD6基因 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1016226281.nh&DbName=CDFD2016 |
| 来源机构 | 中国科学院武汉植物园 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/257040 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 权文利. 苜蓿应答干旱和盐胁迫的机理及MtPHD6基因的功能分析[D]. 中国科学院研究生院(武汉植物园),2016. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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