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紫花苜蓿对干旱的响应:形态、生理以及miRNA组学研究

李跃  
【摘要】:随着全球性气候、生态和环境问题日益严重,尤其是全球变暖的加剧,干旱已经成为制约农业发展的主要因素。植物对干旱胁迫的响应是多方面的,包括形态、生理生态和分子水平上的响应。为了探索紫花苜蓿对干旱胁迫的响应机制,本研究通过温室栽培试验探索了三个品种紫花苜蓿对干旱胁迫的形态和生理响应,还通过高通量测序技术对敖汉苜蓿miRNA转录组的干旱胁迫响应进行了探究,筛选出了干旱胁迫应答miRNA。本研究的主要结论如下:1.不同品种紫花苜蓿幼苗对干旱胁迫的形态学响应不同,主要表现在根冠比和比叶面积两个重要指标上面。敖汉和中苜1号对干旱胁迫的形态学响应相似,二者的根冠比和比叶面积对干旱胁迫的响应相对灵敏;三得利对干旱胁迫的响应相对迟钝。受到干旱胁迫后,敖汉和中苜1号的根冠比的增加幅度和比叶面积的降低幅度均大于三得利。2.紫花苜蓿在不同生育期对干旱胁迫的响应基本相似,但是不同品种间存在差异。纵观紫花苜蓿的三个生育期,敖汉和中苜1号紫花苜蓿的地上生物量受干旱胁迫影响较大,对干旱胁迫响应迅速;三得利的地上生物量对轻度干旱胁迫无明显响应,对中度或重度干旱有一定的响应。敖汉和中苜1号紫花苜蓿的根冠比对干旱胁迫的响应比三得利要灵敏,敖汉苜蓿根冠比增加最显著;花期三个品种紫花苜蓿的根冠比以及根冠比增加幅度均为三个生育期中最大。干旱胁迫下敖汉和中苜1号根系ABA含量升高,三得利无响应或响应滞后。3.研究从紫花苜蓿根系和叶片中共鉴定了384个已知miRNA,并从根系中筛选得到了18个干旱胁迫应答miRNA,从叶片中筛选到了12个干旱胁迫应答mi RNA。在这些筛选出的干旱胁迫应答miRNA中,miR3512、miR3630、mi R5213、miR5294、miR5368和miR6173是新发现的干旱应答miRNA。4.干旱胁迫下,紫花苜蓿根系中miR166、miR396、miR159、mi R160、miR482和miR1507的表达下调,miR319和mi R157表达上调;在叶片中miR3512、mi R5368、miR3630和mi R6173表达下调,而miR156、miR157、miR159/319、miR5213和miR5294表达上调。此外,研究还预测到了281个新miRNA,为后续研究紫花苜蓿在转录后水平上的干旱胁迫响应提供了大量的资源。本研究是首次对紫花苜蓿干旱胁迫应答miRNA进行全面系统的鉴定分析,对提高苜蓿耐旱性具有重要意义。


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