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目的:本研究通过模拟栀子(Gardenia jasminoides Ellis)遭受不同程度的干旱与淹涝胁迫,对多种生理指标以及内源激素含量进行测定,研究栀子响应干旱与淹涝胁迫的生理变化特征。同时,利用高通量测序得到干旱与淹涝胁迫下栀子转录组数据,并通过多种软件和技术分析差异表达基因,旨在探索栀子响应干旱与淹涝胁迫的分子机理,为栀子或其他生药的抗水分胁迫研究提供基础或思路。方法:以不同质量分数的PEG-6000模拟栀子遭受轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)和重度干旱(SD)胁迫,以“双套盆法”不同水面高度模拟栀子遭受轻度淹涝(LW)、中度淹涝(MW)与重度淹涝(SW)胁迫,每隔5d采摘栀子相同叶位的成熟叶片用于后续研究。1.栀子叶片相对含水量采用烘干称重法测定,叶绿素含量采用丙酮提取法测定,SOD活力采用NBT核黄素微板法测定,POD活性采用愈创木酚法测定,MDA含量采用TBA比色法测定,PRO含量采用茚三酮微板法测定,可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定。2.栀子叶片四种内源激素(ABA、IAA、GA和ZR)的含量采用酶联免疫法测定。以80%甲醇溶液对栀子叶片内源激素进行粗提,将粗提液过C-18固相萃取小柱,再经氮气吹干、样品稀释液定容,得到可用于测定的待测样品。3.以Trizol法提取各组栀子叶片总RNA,再依次完成文库构建、测序,质控,De Novo组装,得到All-Unigene,使用Blast软件将其与与六大数据库进行比对分析。4.利用DEGseq软件进行组间差异表达分析,对差异表达基因进行GO富集与KEGG富集,并对代谢通路进行显著性筛选和研究。同时,采用q RT-PCR验证本次转录组数据的可靠性。结果:1.与正常对照(CK)组栀子相比,干旱胁迫下栀子叶片相对含水量和叶绿素含量总体下降,SOD酶与POD酶活性先轻微上升后显著下降,MDA含量在胁迫后期开始出现显著上升,PRO含量与可溶性糖含量在胁迫初期大幅度上升,后逐渐下降;淹涝胁迫下栀子叶片相对含水量、叶绿素含量、SOD酶活性以及PRO含量与干旱胁迫下变化一致,POD酶活性具有显著的先上升后下降的变化趋势,MDA含量在胁迫前20d无显著变化,LW组可溶性糖含量先升高后下降,MW、SW组可溶性糖含量先下降后上升。2.与CK组栀子相比,干旱胁迫下栀子叶片ABA含量总体显著升高,并维持较长的时间,IAA与GA含量先上升后下降,ZR含量呈现高-低-高的变化波动,同时,胁迫后期栀子IAA/ABA、GA/ABA值逐渐下降;LW组栀子叶片ABA含量先下降后上升,MW、SW组先上升后下降,淹涝胁迫下栀子IAA含量较CK组呈现上升后下降的变化趋势,淹涝胁迫后期GA含量逐渐下降,ZR含量不断波动,同时,栀子叶片IAA/ABA、GA/ABA、ZR/ABA值总体呈现先升高后降低的趋势。3.每组样品均得到不少于37620388条的Raw reads,经质量控制得到每组不少于36274838条的Clean reads,后者Q20值大于97%。经De Novo组装得到124192条Unigene,平均长度为537.88bp,N50为753bp。有68648条Unigene注释到NR数据库中,注释最多的是中粒咖啡(Coffea canephora),占32.33%,且中粒咖啡与栀子均属于茜草科,具有参考价值。在GO数据库中,基因主要注释到细胞组分中,在KEGG数据库中,主要注释到遗传信息翻译过程、碳代谢、能量代谢以及脂质代谢等途径中。4.组间差异表达分析发现,栀子在遭受到干旱胁迫的第5、10、15d差异表达基因为12842、5576、20137条,淹涝胁迫的第5、10、15d差异表达基因为19631、23693、15045条。对组间差异基因进行GO和KEGG富集等深入分析,发现差异基因主要富集于信号转导、转录因子、遗传物质和过程以及多种代谢途径等,与干旱胁迫密切相关的基因有MAPK激酶样丝氨酸/苏氨酸激酶催化基因、ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、PP2C、b ZIP53以及MYB12等基因,密切相关的代谢通路为苯丙烷生物合成、植物与病原菌互作与植物昼夜节律等途径,与淹涝密切相关的基因为蛋白脂质膜电位调节剂、PP2C、EIN3蛋白、水杨酸诱导蛋白同系物、SNAC1以及WRKY65 PE等基因,密切相关的通路为苯丙烷生物合成、黄酮和黄酮醇的合成与糖降解/糖异生途径。结论:1.栀子遭受到水分胁迫后迅速降低叶片相对含水量与叶绿素含量以减少自身活动,调整SOD酶、POD酶活性以降低胁迫带来的氧化损伤,MDA含量在胁迫前期未增加可说明SOD酶、POD酶协同其他抗氧化物质发挥了作用,增加PRO、可溶性糖含量以维持栀子内环境稳态。2.干旱胁迫前期栀子体内ABA、IAA、GA发挥着重要的信号转导、生长发育调控等作用,后期这三种内源激素均具有下降的趋势,说明栀子响应干旱胁迫可能受到胁迫时间的限制,后期ZR含量的升高能够起到延缓叶片衰老脱落以维持栀子生命活动的作用。中度与重度淹涝胁迫下栀子体内的内源激素变化与干旱胁迫下基本一致,但轻度淹涝胁迫下栀子的内源激素响应比较迟缓,胁迫后期体内激素才会表现出类似的响应。3.水分胁迫下栀子All-Unigene在GO与KEGG数据库中的注释结果说明栀子通过积极调整细胞结构、调控遗传信息翻译过程与各种代谢途径以响应水分胁迫。干旱胁迫下栀子主要富集的基因和途径涉及栀子胁迫信号转导,转录调控,细胞壁的加固、粘着和防御,气孔关闭,减少氧自由基的生成,过敏反应以及防御反应等。淹涝胁迫下栀子主要富集的基因和途径涉及栀子胁迫信号转导,转录调控,利用非酶物质清除氧自由基减少氧化,调整自身能量供给以及调节细胞渗透压等。