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干旱、高盐、冷冻等是限制农作物产量最主要的非生物胁迫因素,据统计干旱造成的损失最大,损失量超过其他逆境造成的损失的总和,被认为是西北地区农业发展的瓶颈。近年来,从外部形态结构到内在生理生化变化等方面对马铃薯的抗旱性多有研究,但对于其在干旱胁迫下耐旱调控网络途径的关键基因的识别却鲜有报道,因此,构建一个清晰的植物逆境胁迫下的代谢网络途径仍需要大量的工作。
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球仅次于水稻、玉米、小麦的重要粮食作物,由于它适应范围广而受到全世界的高度重视,其种薯及各种加工产品已成为全球经济贸易中的重要组成部分。我国是世界上马铃薯第一生产大国,全国马铃薯多种于山区,总产和单产受非生物胁迫的影响较大。干旱胁迫严重影响西北产区马铃薯生产,是产业升级和竞争力提升的限制因子,耐旱育种是产业发展的重大需求。
目前,关于在转录组水平研究马铃薯耐旱调控的代谢机理尚不清楚。本研究旨在通过消减文库构建和筛选途径,识别和克隆马铃薯耐旱调控特异表达的EST。研究表明,干旱胁迫诱导多种表达的基因,涉及到了氨基酸、碳水化合物和脂类等多种物质的代谢过程;以及抵御活性氧损伤、蛋白质修饰和细胞壁稳固等多种植物抗旱分子机制;还有部分基因涉及蛋白合成、转录、信号转导、发育、DNA加工和能量代谢等生理生化过程;也有极少数基因参与植物在干旱胁迫下的毒害反应。
本研究取得以下结果:(1)构建了N4和LD两种不同耐旱性表型马铃薯叶干旱处理和对照TSH文库共4个;(2)经菌落PCR鉴定、测序和生物信息学软件分析筛选共获得马铃薯耐旱调控相关的高质量unique EST119个;(3)通过反向Northern斑点杂交进一步筛选以及利用半定量RT-PCR对杂交的阳性结果进行表达分析,获得17个马铃薯耐旱调控相关的特异EST;(4)推测马铃薯耐旱调控网络代谢途径;(5)初步识别马铃薯耐旱调控网络的关键基因8个。