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Arid
登记号2012
菌根提高蒙古扁桃在大青山干旱阳坡极度退化生态系统中生态适应性机理研究
白淑兰
完成单位内蒙古农业大学
中文摘要本项目是以内蒙古大青山干旱阳坡极度退化生态系统中残存植被-蒙古扁桃为研究对象,一方面,从根系生态角度出发,通过野外实验和室内实验相结合的方法,对蒙古扁桃菌根特特征、共栽后采用营养与水分同位素标记的方法以探讨它们对环境资源的竞争力和对养分、水分的运输途径,旨在探明蒙古扁桃在大青山干旱阳坡极度退化生态系统中的生理生态适应性机理;另一方面,在实验室条件下培养蒙古扁桃优良菌树组合的菌根苗,再通过模拟干旱胁迫处理,对各处理苗木进行高通量转录组测序,通过生物信息学分析,揭示菌根化蒙古扁桃干旱应答基因,再挑选一些目的基因,对其进行生物信息学分析和RT-PCR验证。最终从生理生化和分子生物学角度揭示菌根提高蒙古扁桃在大青山干旱阳坡极度退化生态系统中生态适应性机理,研究成果对大青山干旱阳坡和内蒙古西部荒漠戈壁区蒙古扁桃保护,以及生态系统的重建提供重要的植物资源和提出更科学的保护措施。历经3 年,我们对上述问题进行了较为系统地研究,并取得出如下成果：(1)确定了蒙古扁桃为典型丛枝菌根灌木,证实存活于大青山阳坡的蒙古扁桃根系具有很高的丛枝菌根侵染率(最低的也能达到 50%),通过外部形态和解剖结构观察尚未发现其外生菌根侵染的迹象。在不同生境的蒙古扁桃根系分离并鉴定出与之共生的丛枝菌根真菌 4 属 11 种。通过研究实验室环境中筛选出对蒙古扁桃抗旱性具有重要作用的丛枝菌根真菌 5 种,分别属于球囊霉属 3 种：摩西球囊霉(Glomus mosseae)、聚丛球囊霉 (Glomus aggregatum) 、幼套球囊霉(Glomus etunicatum);无梗囊霉属 2 种：葛氏无梗囊霉(Acaulosopra gerdemannii)和瑞氏无梗囊霉(Acaulosopra rehmii)。(2)与其它植物相比,蒙古扁桃形成丛枝菌根后,提高了对干旱胁迫的耐受力,降低了植株含水率并提高了植株的水分利用效率;丛枝菌根的形成主要增加了蒙古扁桃体内脱落酸的含量,促使其叶片发生脱落来应对干旱胁迫;此外,丛枝菌根的形成增加了蒙古扁桃对 P的吸收,提高了体活性氧清除酶 SOD 的活性了,增加了体内渗透调节物质的含量 。因此,研究小组认为蒙古扁桃能在内蒙大青山干旱阳坡极端干旱生境中能够存活丛枝菌根发挥了重要作用。(3)在实验室内进行了蒙古扁桃组培苗及无菌苗的培育,并初步建立蒙古扁桃组培苗技术体系。(4)通过高通量测序发现干旱胁迫条件下菌根化蒙古扁桃苗木与非菌根化苗木存在3751个差异表达转录本。通过GO富集分析证实,菌根化苗木与非菌根化苗木处理文库间的细胞组分分子功能和生化过程功能分类中多出了通道调节活性这一功能;同时,经KEGG富集分析发现,在干旱胁迫下菌根化蒙古扁桃的菌根共生体激活了天线蛋白类胡萝卜素生物合成途径、激素信号传导途径、N代谢途径、过氧化物酶体系与植物昼夜节律等干旱应答基因。(5)本研究获取一些有价值的基因序列,测出了目前基因组测序较为困难的菌根真菌的一些基因序列。其中在MAPK信号传导途径中,发现了干旱胁迫下菌根化苗与非菌根化苗相比,有12个转录本上调。同时本研究在获取的RNA-seq数据中也发现,在干旱条件下,菌根苗与非菌根苗相比,钙信号路径中有5个转录本上调。2、创新点(1)研究内容创新本项目研究报道前,在国内外有关菌根提高蒙古扁桃抗旱适应机制方面的研究尚无报道。尤其,在干旱胁迫条件下菌根化蒙古扁桃激活了天线蛋白类胡萝卜素生物合成途径、激素信号传导途径、N代谢途径、MAPK信号途径等干旱应答基因,属于国内首次研究报道。(2)研究手段创新本项目报道前,有关菌根化蒙古扁桃基因组和转录组的研究尚无报道,研究将填补这一研究领域的空白。另外,将菌根共生体转录组测序与干旱胁迫结合在一起,首次分析了菌根化植物共生体的抗旱基因。
中文关键词菌根 ; 生态适应性 ; 蒙古扁桃 ; 抗旱机理
语种中文
国家中国
中图法分类号S662.9
来源机构内蒙古农业大学
资源类型成果
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/339046
推荐引用方式
GB/T 7714		 白淑兰. 菌根提高蒙古扁桃在大青山干旱阳坡极度退化生态系统中生态适应性机理研究[Z]. .
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