水杨酸对低温胁迫下酿酒葡萄幼苗抗寒性的影响及转录组分析

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ainyli
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
葡萄是我国重要的经济作物,北方地区层出叠现的春季晚霜和冬季极端低温,是影响葡萄种植区域、产量和品质的主要因素之一。随着植物激素与植物抗逆性的深入研究,发现激素积极参与调节植物与环境的相互应答。水杨酸(Salicylic acid,SA)作为一种植物激素,影响植物的新陈代谢及对环境的响应,外源应用可提高植物应对多种逆境胁迫的抗性。但内源SA是否在葡萄中响应低温信号的调控;外源施用SA能否增强其生理抗性以及施用的最佳浓度鲜有报道;SA信号影响葡萄抗寒性的分子调控方式亦不明确。本研究以酿酒葡萄品种‘Beta’为实验对象,通过室内模拟低温和外源喷施处理,探究内源SA与低温胁迫的相互应答及外源SA信号对葡萄幼苗抗寒性的调控作用。同时转录组学进一步分析外源SA信号如何影响低温下各种代谢通路来共同调控葡萄的抗逆性,对提高酿酒葡萄品种抗冻性及葡萄的栽种具有重要意义,为筛选抗寒相关基因及未来利用生物技术进行转基因培养新的耐寒葡萄品种奠定基础。具体结果如下:(1)通过研究低温胁迫对葡萄幼苗膜氧化程度、抗氧化酶活性及内源SA含量的影响,结果发现:4℃、12℃相较于25℃而言,MDA含量明显增加,保护酶SOD、POD、CAT活性及内源SA含量显著上升。4℃相较于12℃而言,抗氧化物酶活性及内源SA含量均明显增加。利用逐步回归分析法发现低温下叶片内源SA与MDA含量(R~2=0.648)、SOD(R~2=0.847)、POD(R~2=0.436)、CAT(R~2=0.584)活性呈正相关。恢复常温生长后抗氧化酶及内源SA含量没有明显降低,在减缓低温胁迫对幼苗的破坏中发挥了持续性的作用。(2)通过研究外源SA处理对低温下葡萄生理特性及冷应答基因表达的影响,结果表明:4℃处理0至4d时幼苗株高、叶片鲜重及干重下降,MDA及叶绿素含量明显降低,抗氧化酶活性上升,脯氨酸和可溶性糖含量积累。外源SA处理改善了幼苗在4℃下的生长抑制,明显提高了光合色素含量、可溶性糖和脯氨酸含量、抗氧化酶活性及冷响应基因的表达,缓解了低温对葡萄幼苗的冷害。确定了外源施用SA的最佳浓度为1mmol/L。(3)通过研究外源SA及抑制剂处理对低温下葡萄叶片解剖结构、光合特性及内源SA含量的影响,结果表明:4℃相较于25℃而言,幼苗叶片厚度、叶肉厚度、栅栏组织、海绵组织及上表皮细胞厚度均明显降低,光合和叶绿素荧光参数Pn、Tr、Gs、Fv/F0、Fv/Fm、qp也明显下降。内源SA含量显著增加;与4℃相比,抑制剂ABT处理明显降低了低温下各组织结构厚度及光合参数变化;而外源SA处理明显增加了低温下叶片栅栏组织、海绵组织、下表皮细胞和叶肉厚度,提高了Pn、Tr、Gs和NPQ等参数,同时也增加了内源SA含量。外源SA对葡萄叶片在低温下的光合特性、组织结构及内源SA的合成均有明显的促进作用。葡萄幼苗叶片内源SA的合成不仅受低温的诱导,同时可能也受外源SA的正向调控。(4)通过对外源SA调控低温胁迫下葡萄幼苗抗寒性的转录组分析,结果表明:外源SA诱导低温下幼苗叶片的差异表达基因有不同的抗逆途径,共筛选出1918个差异表达基因,503个上调,1415个下调。根据生物学功能分类与逆境反应相关的差异基因包括光合反应、保护酶清除系统、渗透有机物质的积累、钙信号及植物激素信号的传递与转导、碳水化合物的代谢等。主要富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、苯丙酸类物质的生物合成、淀粉和蔗糖代谢等。qRT-PCR验证了14个差异基因表达水平,与FPKM值基本趋势一致。以上研究结果表明,SA信号可能通过对各类激素信号分子、Ca2+、MAPK、ROS等的调控,同时启动了与低温信号关联的转录因子(CBFs、bHLH、MYB)的表达来调控下游应答基因如光合反应基因、抗氧化酶清除相关基因、渗透有机物质生物合成与分解相关基因、冷应答基因的表达。通过这些相关基因的表达与修饰,缓解了低温下的葡萄幼苗生长抑制水平,提高了光合反应效率和渗透物质的积累程度,增强了抗氧化酶活性及内源物质含量,维持植物体内生理代谢平衡,减缓了低温胁迫对葡萄幼苗生长及生理的损伤,最终使葡萄的抗寒性得到提高。
其他文献
大麦条纹病(Barley leaf stripe)是禾谷类作物大麦(Hordeum vulgare L.)的主要病害之一,由麦类核腔菌Pyrenophora graminea引起。大麦条纹病给大麦的产量和品质造成严重影响,导致大麦生产效益大幅降低。病原真菌产生的一类果胶酶——多聚半乳糖醛酸酶(Polygalaturonase,PG),能够降解植物胞间层,在病原真菌侵染寄主过程中发挥着重要作用。因此
学位
土壤盐渍化制约植物正常生长发育,挖掘作物耐盐基因的潜在功能、培育耐盐作物新品种是保障盐渍化地区农业生产的有效措施之一。多蛋白桥梁因子1(Multiprotein bridging factor 1,MBF1)是一种高度保守的转录辅激活因子,参与调控植物生长发育和逆境胁迫响应。本课题组前期研究表明萌发期盐胁迫下大麦HvMBF1c基因在转录和蛋白水平显著上调表达,可能参与调控大麦萌发期的耐盐性,可作为
学位
本研究利用前期鉴定得到的大麦叶斑病高感品种蒙啤麦1号与大麦叶斑病高抗品种蒙啤麦3号配制杂交组合,构建F2分离群体和RIL群体。通过统计F2分离群体和RIL群体的单株/株系发病级别分析抗叶斑病基因的遗传特性,此外利用SSR标记以及SNP标记构建遗传图谱对抗病材料携带的抗叶斑病基因进行标记定位并开发KASP标记及验证。本研究的主要结果有:1.分别对219株F2分离群体和194株RIL群体进行抗病性鉴定
学位
干旱缺水和土壤质量下降是黄土高原农业生产面临的主要问题,覆盖技术可以保持土壤水分,改变农田小气候,农田覆盖后必然会引起农田土壤中微生物特性的变化,进而影响农田生态系统中物质和能量的变化。为明确中国西北半干旱雨养地区不同覆盖措施对土壤有机碳时空分布、组成及微生物特性的影响,本研究设置了玉米整杆带状覆盖(TM)、白膜双垄沟覆盖(TW)、黑膜双垄沟覆盖(TB)和露地平作无覆盖(TN),4种覆盖方式,取样
学位
针对绿洲灌区水资源短缺严重,绿肥调控麦田水分利用的机理尚不明确等问题。利用2017年在河西绿洲灌区设置的麦后复种绿肥田间定位试验,于2020-2021年研究了减量灌溉和绿肥还田对麦田水分利用的调控效应。试验采用裂区设计,设置常规灌水(I3,540 mm)、减量灌水50 mm(I2,490 mm)、减量灌水100 mm(I1,440 mm)3个灌水水平,绿肥全量还田(WG)、绿肥根茬还田(WGr)、
学位
目的 观察分析老年下肢骨折患者采用集束化护理措施预防压疮的临床效果。方法 选取老年下肢骨折患者80例,随机分为常规组(给予普通护理)和研究组(给予集束化护理),各40例。比较两组压疮发生率、并发症发生率、住院治疗时间及护理满意度。结果 研究组压疮发生率及其他并发症发生率明显低于常规组(P<0.05);研究组住院治疗时间短于常规组(P<0.05);研究组护理满意度高于常规组(P<0.05)。结论 集
期刊
胡麻是一种广泛分布于我国北方地区的经济作物,对其进行合理轮作倒茬种植,不仅有利于提高农田土壤结构稳定性,增加土壤氮素转化关键酶活性,改善土壤氮素转化;亦可增加农田氮素迁移,提高土壤中可供作物吸收的速效氮含量,减少氮素流失改善农田生态环境,提高农业生态系统的生产力。本研究是在2012年开展的长期定位轮作试验基础上进行的,以休闲处理为对照,胡麻(F)、马铃薯(P)、小麦(W)为参试作物。研究了100%
学位
小麦[Triticum aestivum L.]在黄土高原地区的播种面积达4.3×10~6公顷,约占粮食总播种面积的40%左右,对于维系和促进区域农业生产力发展具有重大意义。由于本地区长期以来降水量不足且时空稳定性较差,需要采取合适的覆盖技术来支撑小麦栽培系统的稳产和高产。本文选取meta分析的方法,针对地膜(其中包括黑膜和白膜)、秸秆、地膜配合秸秆、可降解地膜以及液态地膜覆盖下小麦的生产、生理、
学位
胡麻是我国西北旱区传统油料作物之一。近年来,随着对胡麻功能研究的不断深入,胡麻需求量不断上升,但因区域降水不均衡和农艺措施不当所引起的大面积倒伏已成为胡麻高产稳产的重要限制因子。作物倒伏受品种内在遗传特性、植株的茎秆形态、外界环境条件和栽培措施等因素共同影响。木质素可作为评价茎秆抗倒伏能力的重要指标,与纤维素和半纤维素紧密交联,增强茎秆机械强度,其合成受肥料配比和种植密度的影响。研究表明,适量施用
学位
河西走廊是重要的生态系统保护屏障和农业生产区,由于自然因素和人类活动等原因土地荒漠化日益严重。绿洲-荒漠过渡带是荒漠与绿洲相互转化的区域,在绿洲生态安全和农业发展中发挥着重要的作用。芦苇(Phragmites australis)作为根茎型克隆植物,根系发达,繁殖能力强,可有效降低风速,防止水土流失。芦苇以其独特的生物性优势长期生存于荒漠和盐渍化地区,是河西走廊绿洲-荒漠过渡带的主要建群种之一,对
学位