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《甘肃农业大学》 2018年
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盐生草根系对盐分吸收机理的研究

姚立蓉  
【摘要】:盐生植物盐生草(Halogeton glomeratus)具有极强的耐盐性,研究其耐盐机理,对于揭示植物耐盐机制、挖掘其中蕴藏的耐盐基因和培育耐盐作物新品种具有重要意义。虽然结合转录组学和蛋白组学方法鉴定到盐生草叶片中参与Na~+富集的相关基因,但是关于盐生草根系对Na~+的吸收机制仍不明确。鉴于此,本研究以盐生草为材料,通过生理学、转录组学及蛋白质组学的方法系统研究盐生草根系对Na~+的吸收机制,并以盐生草叶片顶端分生组织为外植体,成功构建再生体系,为候选基因功能确定奠定了基础。本研究取得的主要结果如下:1.NaCl浓度和培养时间对盐生草种子的发芽率有抑制作用,当NaCl浓度高于300 mM,发芽率明显降低;100-150 mM的NaCl浓度是盐生草生长的最佳浓度范围,高盐和低盐条件下盐生草根系生长都会受到影响。2.以琼脂为基质,在不同浓度NaCl(0、50、100、150、200、250和300mM)胁迫下培养盐生草无菌苗,发现随着盐浓度的增加,根系中Na~+含量显著升高;但是,当盐浓度高于150 mM后,根系中Na~+含量趋于稳定,而其生长的根系周围琼脂中Na~+含量一直升高,并且各处理条件下,周围琼脂中Na~+含量均高于盐生草根系中Na~+含量;根系横截面表面Na的重量百分比先升高,然后趋于稳定,而其生长的外界固体培养基琼脂剖面Na的重量百分比一直升高,并且各处理条件下,周围琼脂剖面表面Na的重量百分比均高于盐生草根系横截面Na的重量百分比。用CoroNa-Green dye对不同浓度NaCl处理下的盐生草根尖组织进行活体染色,发现各处理下盐生草根尖组织的荧光强度均非常弱,且没有明显区别。由此确定,盐生草根系对盐分的吸收呈限制性吸收的特性。3.用200 mM的NaCl对盐生草幼苗胁迫处理0、2、6、24和72 h后,采集根系进行转录组学测序分析,在不同的盐胁迫时期,分别鉴定到550、590、1411和2063个差异表达isoforms响应盐胁迫,这些差异表达isoforms主要参与了代谢过程、细胞过程、单组织过程、生物学调控、响应刺激、催化活性和转运蛋白等生物学过程。同时得到了45个盐诱导表达上调的差异表达isoforms,13个盐诱导表达下调的差异表达isoforms,其主要与信号转导和转运蛋白有关,但是这些差异表达isoforms在盐生草耐盐机制中的作用需进一步明确。4.用200 mM的NaCl对盐生草幼苗胁迫处理0、2、24和72 h后,采集其根系,利用iTRAQ比较蛋白质组学方法分析盐生草根系响应盐胁迫的分子特征,分别鉴定到157、478和1002个差异表达蛋白,且200 mM的NaCl胁迫处理72 h时,差异表达蛋白显著富集的生物学过程主要是能量代谢、逆境胁迫的防御及信号转导等过程。通过韦恩图分析,得到了9个盐诱导表达上调蛋白,21个盐诱导表达下调蛋白,根据其表达量进行聚类分析,将上调的盐诱导表达蛋白分为2大类群,下调的盐诱导表达蛋白分为3大类群。同时发现NaCl胁迫下参与Na~+转运相关蛋白主要位于盐生草根系细胞质膜,而质膜型Na~+/H~+反转运蛋白和液泡膜型Na~+/H~+反转运蛋白在盐胁迫前后无明显变化。5.首次以叶片顶端分生组织为外植体,构建盐生草再生体系。首先,在添加2 mg/L的2,4-D和10 mg/L的谷氨酸的诱导培养基中成功诱导出愈伤组织,接着将愈伤组织转接至添加1 mg/L的2,4-D和10 mg/L的谷氨酸的继代培养基进行继代培养,获得了理想的胚性愈伤组织,然后将胚性愈伤组织转接至添加了2 mg/L的Kn、0.5 mg/L的6-BA、0.2 mg/L NAA、10 mg/L的谷氨酸和2 g/L的水解酪蛋白的分化培养基培养,获得了不定芽,接着将不定芽转接至相同分化培养基进行继代培养至形成丛生芽,最后将丛生芽转接至MS基础培养基进行生根培养,获得了再生植株。上述研究结果初步揭示了盐生草根系对盐分的限制性吸收机制,并且成功构建再生体系,但是关于盐生草根系限制性吸收Na~+的相关转运体仍然未知,有待进一步研究。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q945

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