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不同倍性大青杨对干旱、盐胁迫的响应机制分析

徐剑秋  
【摘要】:干旱和盐胁迫是限制植物生长发育的主要环境因素,这些不利的环境因素阻碍了植物充分发挥其的遗传潜力。为了探究不同倍性大青杨的抗逆性,植物材料为为二倍体(CK)、三倍体(T12)及四倍体(F20),利用PEG6000模拟干旱胁迫处理,NaCl模拟盐胁迫处理,来测定胁迫条件下不同倍性株系的相关生理生化指标变化以及盐胁迫下各个株系进行转录组测序及分析。主要研究结果如下:1.干旱胁迫下,从形态学方面观察以及旱害指数发现多倍体大青杨与二倍体的相比叶片损伤程度更低,生物量向地下部分配更多;多倍体株系的相对电导率较二倍体更低,多倍体株系较二倍体MDA积累较低,多倍体的脯氨酸含量要高于二倍体,且三倍体的脯氨酸含量最高。整个胁迫处理中三倍体株系SOD/POD/CAT活性最高,四倍体次之,二倍体活性最低;多倍体各株系的叶绿素含量变化浮动较二倍体株系小、光化学能量转化率以及净光合速率下降较二倍体株系更慢,三倍体T12的净光合速率下降幅度最小。综合分析不同倍体大青杨的抗旱性T12F20CK。2.盐胁迫下,从形态学方面观察以及盐害指数调查发现三倍体(T12)的表现的更好,四倍体(F20)次之,二倍体(CK)表现最差;三倍体的SOD/POD的活性要高于二倍体(CK)和四倍体(F20),综合分析三倍体大青杨较二倍体和四倍体更强的耐盐性。3.通过转录组测序结果发现,在盐胁迫前二倍体、三倍体和四倍体它们之间的差异表达基因主要与糖代谢相关的较多,二倍体与三倍体之间有104条Auxin基因、35条UDP-葡糖基转移酶基因的表达量发生显著变化;二倍体与四倍体之间有107条Auxin基因、56条细胞周期控制及细胞分裂相关基因的表达量发生显著变化;三倍体与四倍体之间有89条Auxin基因、89条细胞骨架基因发生了显著变化。盐胁迫后,多倍体株系与二倍体相比其差异表达基因主要在抗逆机制、信号转导机制等方面发生了变化。二倍体与三倍体之间有36条WRKY基因、10条NAM基因、14条MYB基因的表达量发生明显变化;二倍体与四倍体之间有41条MAPK cascade基因、20条WRKY基因、17条MYB基因的表达量发生了显著变化;三倍体和四倍体之间有44条MAPK cascade基因、28条MYB基因的表达量变化明显。初步认为,盐胁迫下,抗逆机制,信号转导机制等相关蛋白提高了多倍体植株的耐盐性,虽然抗逆机制、信号转导机制等相关的基因发生了变化,但胁迫前与胁迫后二倍体、三倍体与四倍体自身各自的差异表达基因无论是种类还是数量都是不一样的,说明它们之间的耐盐机制可能不同。


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