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紫花苜蓿耐盐生理特性及转录组分析

江超  
【摘要】:紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是重要的牧草植物,开展紫花苜蓿的耐盐特性的生理生化分析和转录组学研究对其栽培和育种具有重要意义。本研究以12份紫花苜蓿品种为材料,比较了在盐胁迫条件下不同品种的农艺性状变化;测定了4个苜蓿品种对盐胁迫的生理反应和变化;分析了‘中苜1号’品种在盐胁迫不同时期的转录组和表达谱差异。研究为紫花苜蓿耐盐种质筛选和耐盐特性研究提供了基础。具体研究结果如下: 1,测定了在0,50,100,150和200mmol/L NaCl浓度盐胁迫下,供试品种的发芽率、发芽势、株高、根长、鲜重等农艺指标,采用隶属函数法,综合各项指标求得各品种的平均隶属度值,据此评价各品种的耐盐能力由强到弱排序为:‘印第安苜蓿’,‘印第安2号’,‘金皇后’,‘Rambler’,‘WL252’,‘皇冠’,‘中苜1号’,‘秘鲁苜蓿’,‘阿尔冈金’,‘敖汉苜蓿’,‘龙牧801’,‘三得利’。 2,测定了在0,50,100和150mmol/L NaCl浓度盐胁迫下,4个紫花苜蓿品种‘印第安苜蓿’,‘中苜1号‘,‘三得利’和‘敖汉苜蓿’的保护酶活性、渗透调节物质含量、离子含量、光合效率等生理生化指标,经主成份分析后得到丙二醛和保护酶系统对紫花苜蓿耐盐能力影响较大生理生化指标。 3,利用Illumina测序技术,对150mmol/L NaCl浓度盐胁迫下,0h、2h、4h和8h时间点的‘中苜1号’转录组进行测定。共获得100.61M条的reads,总碱基数为20.32G。通过Trinity组装共获得长度大于200bp的Unigenes72,224条,Unigene的总长度约为49.5Mb,平均长度为685bp,N50长度为1084;将获得Unigene,通过BLAST软件与NR、SwissProt、TrEMBL、GO、COG、KEGG、Nt数据库比对,最终获得注释信息的Unigenes有59,184个。对盐胁迫0h、2h、4h和8h时间点的基因差异表达情况进行了分析,盐胁迫0h与盐胁迫2h相比,共有621个基因发生差异表达;盐胁迫2h和盐胁迫4h相比,共有4735条基因发生差异表达;盐胁迫4h与盐胁迫8h相比,共有5519条基因发生差异表达。 4,将差异基因与GO数据库和KEGG数据库比对注释,经显著性富集后发现,在盐胁迫2h后,涉及植物信号转导系统、膜的完整性等一些调节因子的基因被富集;在盐胁迫4h后,植物有大量基因开始表达,其中能量代谢过程氧化磷酸化被显著性富集,经基因差异表分析,植物会有效的降低H+通过过氧化氢还原酶途径即复合物Ⅰ产生ATP,而增加从琥珀酸途径即复合物Ⅱ产生ATP,即维持了植物正常能量供应,又降低了植物活性氧含量。在盐胁迫8h后,紫花苜蓿差异基因除集中在能量代谢过程外,在吞噬体途径富集,以清除体内因盐胁迫而过多积累的活性氧和氧化蛋白。


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