Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 荒漠植物无叶假木贼种子萌发过程对低温的响应 | |
| 彭梦文 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 石河子大学 |
| 中文摘要 | 由于气候变化和人为活动的影响,荒漠幼苗自然更新困难,因此研究荒漠种子萌发特性和幼苗适应机制对荒漠区植被恢复具有重要意义。荒漠植物生存于极端严酷的环境条件下,有其特殊的种子萌发和幼苗更新机制,并且不同植物种子萌发过程对逆境胁迫的适应性很大程度上影响着植物的生长发育。无叶假木贼(Anabasis aphylla)属于藜科(Chenopodiaceae)假木贼属(Anabasis)隐胎生植物,具有耐盐碱、抗严寒、抗干旱和固沙改土等特性,对维持荒漠区群落的构建和群落稳定性具有重要的生态价值。野外调查发现无叶假木贼种子在早春时期具有“融雪萌发”的现象,然而此时荒漠区昼夜温差大,气温易波动,地表常处于反复冻融的状态,萌发的幼苗易受低温影响。因此,本文对无叶假木贼种子萌发过程对低温的适应性进行研究,主要分为三部分内容:(1)研究无叶假木贼(梭梭)种子萌发对低温的响应;(2)研究无叶假木贼(梭梭)种子不同萌发阶段的低温耐受性及生理变化;(3)运用转录组测序和同位素标记(iTRAQ)技术对低温下无叶假木贼种子不同萌发阶段的差异基因和差异蛋白进行分析。本研究揭示了荒漠隐胎生植物无叶假木贼种子的低温萌发特性,探讨了种子萌发过程对低温的适应性。主要结果如下:(1)本文通过研究温度对无叶假木贼和梭梭种子萌发的影响及其吸水规律发现,两种荒漠植物种子的吸水特性一致,种子的吸水能力强,吸胀过程用时较短,在0~20min为急剧吸水期,60min内吸水达到饱和。种子在常温和低温下吸水无显著差异,无叶假木贼种子吸水相比于梭梭种子更不易受低温影响。两种荒漠种子在不同温度下均可萌发,随着温度的降低,初始萌发时间随之延长,种子的萌发速率及萌发指数随之降低,但最终萌发率无显著差异,并且各温度下的最终萌发率均达到90%。通过积温效应分析,确定了无叶假木贼和梭梭种子萌发的最低温度分别为0.54℃和0.79℃,积温值分别为9.89℃·d和7.26℃·d。(2)本研究发现无叶假木贼和梭梭种子不同萌发阶段的低温耐受特征大致相同,表现为吸胀(Ⅰ)和露白(Ⅱ)阶段对低温的耐受性较强,而脱去种皮(Ⅲ)和伸长生长(Ⅳ)阶段随着温度的降低,存活率急剧下降。无叶假木贼和梭梭种子不同萌发阶段的低温耐受程度分别表现为Ⅰ≈Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ和Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,其中无叶假木贼种子的低温耐受性相比于梭梭种子较强。随着低温萌发的进行,无叶假木贼种子中POD和可溶性蛋白呈先升高后降低的趋势,SOD和CAT活性呈逐渐降低的趋势,MDA和可溶性糖呈逐渐升高的趋势。梭梭种子在萌发过程中的POD和可溶性蛋白的变化规律与无叶假木贼种子较为一致,并且两种植物种子中的SOD、POD、CAT及可溶性蛋白均表现为Ⅰ和Ⅱ阶段高于Ⅲ和Ⅳ阶段。(3)基于以上研究基础,本文运用RNA-Seq技术对无叶假木贼干种子(W1),吸胀(W2),脱去种皮(W3)及伸长生长(W4)四个阶段进行转录组测序,共获得582580Transcripts和484941 Unigenes,Unigenes的平均长度为864bp,N50的长度为15661bp。通过对不同阶段比较组中的下调基因进行分析发现,在W2 vs W1,W3 vs W2和W4 vs W3比较组中的下调表达基因分别有5096、5438和1474个。与W1阶段相比,其他阶段的下调基因数量表现为W4>W3>W2,并且有2787个共下调表达的基因,主要包括编码细胞色素P450,BURP结构域蛋白,油脂蛋白,半胱氨酸蛋白酶抑制剂及胚胎晚期丰富蛋白等基因。四个阶段中连续下调表达的基因包括胚胎晚期丰富蛋白,油脂蛋白及可能蛋白质磷酸酶2C等。(4)在转录组测序的基础上,本文运用iTRAQ技术对无叶假木贼种子的四个萌发阶段进行蛋白鉴定分析,所有样品鉴定到的总蛋白数量为11304个,W2 vs W1、W3 vs W2和W4 vs W3比较组中的差异蛋白数量分别为112,3274和73个。GO分析发现,W2 vs W1组中的差异蛋白显著富集在生物刺激响应,防御反应等过程;W3 vs W2组中的差异蛋白显著富集在细胞定位,胞内运输和转运等过程;W4 vs W3组中的差异蛋白显著富集在氧化胁迫响应,生物合成和代谢等过程。根据蛋白在萌发过程中的表达情况,蛋白表达模式共分为6类,其中Cluster 1和Cluster 6中的蛋白表达量在萌发过程中呈下降的趋势。将蛋白组与转录组进行关联分析,发现关联下调蛋白主要富集在应激反应,防御反应,金属离子反应,碳水化合物代谢等过程。通过与无叶假木贼幼苗在低温下的差异蛋白进行对比,发现16个低温差异蛋白在不同萌发阶段中差异表达,其中S-腺苷甲硫氨酸合酶、叶绿体ATP合酶和纤维蛋白在萌发过程中表达量呈先上升后下降的趋势,其他蛋白的表达量在萌发过程中整体表现为下降趋势,包括3-磷酸甘油醛脱氢酶,过氧化物酶及70 kDa热激蛋白等。 |
| 中文关键词 | 无叶假木贼 ; 融雪萌发 ; 积温模型 ; 低温耐受性 ; 组学分析 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | Q945 |
| 来源机构 | 石河子大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338182 |
| 作者单位 | 石河子大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭梦文. 荒漠植物无叶假木贼种子萌发过程对低温的响应[D]. 石河子大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
| 个性服务 |
| 推荐该条目 |
| 保存到收藏夹 |
| 导出为Endnote文件 |
| 谷歌学术 |
| 谷歌学术中相似的文章 |
| [彭梦文]的文章 |
| 百度学术 |
| 百度学术中相似的文章 |
| [彭梦文]的文章 |
| 必应学术 |
| 必应学术中相似的文章 |
| [彭梦文]的文章 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
