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《中国科学院武汉植物园》 2017年
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狗牙根低温高盐胁迫耐性miRNA挖掘及生理应答机制研究

刘奥  
【摘要】:我国拥有各类可利用盐碱地资源5.5亿亩,重度盐碱地3370万亩,是最大的后备耕地资源。狗牙根(Cynodon dactylon)是具有改良盐碱土壤潜力的暖季型草被植物,但其生长发育受到低温的严重抑制。近年来研究发现,真核生物细胞中存在的大量非编码microRNA(miRNA),在基因调控网络中处于核心位置。挖掘与胁迫相关的miRNA及其靶基因有助于全面理解狗牙根植株的抗盐寒机制。本次研究以耐寒型狗牙根'WBD 128'为研究材料,设置对照,低温,盐胁迫,低温+盐胁迫四个处理,探索狗牙根在低温和盐胁迫下的生理及分子响应机制,同时构建四个胁迫处理下的小分子RNA文库,挖掘耐寒、耐盐响应相关的狗牙根miRNA。此外,本研究在400mM的高盐肋迫处理下,探讨了一氧化氮(NO)及其抑制剂对狗牙根耐盐性的影响。结果发现,低温和高盐单一胁迫均能够抑制狗牙根的正常生长、导致机体产生渗透胁迫和氧化胁迫、损伤细胞膜稳定性、造成其光合系统Ⅱ的非正常运行。低温高盐双重胁迫对狗牙根产生更严重的损伤,并进一步降低耐胁迫的能力。此外,研究发现外源施加NO能明显提高狗牙根的耐盐性,具体体现在NO处理的狗牙根其细胞膜稳定性、光合作用能力、离子平衡等指标相较于对照和一氧化氮抑制组均表现出明显的稳定性。通过高通量测序结合转录组数据,我们发现狗牙根含有449个成熟的miRNA,其中包含246个保守miRNA和203个新预测的潜力miRNA。其次,对不同胁迫处理下的miRNA进行了分析后,研究发现了 102个在胁迫情况下发生差异表达的成熟miRNA。此外,通过TargetFinder软件分析,274个成熟miRNA预测到了对应的靶基因。结果显示,这些miRNA靶向2200个基因。通过GO(Gene Ontology)富集分析,发现靶基因广泛参与了生物调控网络,揭示了 miRNA在体内的潜在功能。本研究解析了狗牙根应答高盐、低温以及高盐低温双重胁迫的生理及分子机制。本文鉴定的miRNA及其靶基因可结合分子标记辅助育种手段,为培育耐盐寒狗牙根新品种提供重要指导,对我国盐碱地的改良具有重要意义。
【学位授予单位】:中国科学院武汉植物园
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S688.4

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