论文部分内容阅读
盐胁迫是严重影响农林植物生长发育与产量品质的非生物胁迫之一。植物耐盐特质具有多样性,因植物种类不同,其耐盐机制也存在差异。与非盐生植物相比,盐生植物在长期与盐碱土的相互作用过程中进化出了特殊的耐盐响应机制。盐生植物红砂(Reaumuria soongorica)是柽柳科泌盐植物,具有较强的耐盐碱特性,是盐碱地生态修复的先锋树种,也是解析植物耐盐机理的理想材料。种子萌发是植物生活史的关键阶段、也是植物修复盐碱困难立地的关键环节。目前关于红砂的研究多集中在盐胁迫下幼苗的生长、生理响应等过程,鲜有聚焦红砂种子萌发阶段的耐盐机制研究。本论文以红砂种子为试验材料,探究不同浓度Na Cl(0 50 100 200 300 400 m M)对红砂种子萌发的影响及萌发后生长生理响应;同时对红砂种子萌发期做耐盐性评价,确定最适萌发的Na Cl浓度(记为L)及萌发阈值浓度(记为M);并以此浓度为基础,利用转录组测序技术探究红砂在Na Cl胁迫下的转录水平响应,筛选出差异表达基因,为后续的研究提供序列信息和候选基因资源。主要结果如下:(1)适当低盐浓度处理,促进红砂种子萌发与萌发后生长,高浓度则抑制。与对照相比,50 m M处理的红砂萌发率升高,植株根长、株高显著增加;随着处理浓度的升高,红砂的萌发时间推迟,萌发率降低,盐害率增加,红砂中的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量显著增加,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现不同程度的增加,但根长、株高下降显著。当盐浓度增加到400 m M时,红砂种子不能萌发,但仍保持萌发活力;以相对萌发率、植株全长下降到对照的50%为标准,确定红砂的萌发耐盐阈值为273 m M,最适盐浓度为45.78 m M;萌发后生长耐盐阈值为388.19 m M,生长最适盐浓度为50.59 m M。(2)对红砂萌动期种子三个处理水平的9个样本进行转录组测序,最终得到72.54Gbp的clean reads,拼接得到292881条transcripts和238532条unigene。其中134684条unigene在至少一个数据库中成功注释,占拼接得到的unigene总数的56.46%,仅有16054条unigene在所有数据库中被成功注释,且在这些成功注释的数据库中,NR数据库中的注释成功率最高,共有115757(48.52%)条unigene。成功注释的物种主要是甜菜(Beta vulgaris)、葡萄(Vitis vinifera)、可可豆(Theobroma cacao)、麻疯树(Jatropha curcas)、莲(Nelumbo nucifera)等。(3)分别在最适浓度与蒸馏水处理的对比组(记为Lvs C)、阈值浓度与蒸馏水处理对比组(记为Mvs C)、阈值浓度与最适浓度处理对比组(记为Mvs L)中筛选出210、2273、2888个差异表达基因,其中Lvs C中116个表达上调,94个表达下调;Mvs C中1781个表达上调,492个表达下调;Mvs L中2165个上调,723个表达下调;上调表达基因在KEGG富集中主要集中在核糖体、碳代谢、细胞色素P450代谢、谷胱甘肽代谢等途径,下调表达基因主要富集在蔗糖淀粉代谢、内质网蛋白质加工等过程。综上,本研究通过试验确定了红砂种子萌发阶段的最适与阈值浓度;通过分析了盐胁迫下种子萌发过程中的生理响应特性,结合盐胁迫下萌发阶段的转录组数据,结果表明红砂种子可能通过增强呼吸作用和抗氧化能力来提高萌发期的耐盐能力,提高了萌发率,从而增强了在盐胁迫条件下的自然更新能力。本研究揭示了盐肋迫下红砂种子萌发的生理调控特征,为红砂耐盐机制的深入研究提供了基础资料与数据支撑。