黄瓜和南瓜嫁接组合响应盐胁迫的转录组分析及CmoNAC1基因功能研究

发布时间：2025-07-06 23:16

　　采用耐盐南瓜砧木嫁接可以有效增强黄瓜对盐胁迫的耐受性。黄瓜和南瓜同属葫芦科作物,基因组测序已完成,但缺乏从组学水平解析不同砧穗组合嫁接耐盐差异的分子机制。本文构建了黄瓜自嫁、南瓜自嫁、黄瓜嫁接南瓜和南瓜嫁接黄瓜四种嫁接组合,盐胁迫下对四种嫁接组合的砧木根系、砧木下胚轴、接穗茎、接穗叶柄、接穗叶片、接穗生长点进行了转录组测序分析。建立了南瓜的发根基因编辑体系,并研究了盐胁迫响应关键基因Cmo NAC1的功能,主要结果如下:1. 南瓜和黄瓜嫁接组合在盐胁迫下的K⁺含量调控上存在着砧穗互作。砧木根系能够影响接穗叶片的K⁺含量,当砧木为南瓜时,盐胁迫下接穗叶片能够维持更高的K⁺水平。接穗叶片能够反馈调节根系盐胁迫下的K⁺含量,与自嫁黄瓜根系相比,当接穗为南瓜叶片时黄瓜砧木根系盐胁迫下具有更低的K⁺含量。南瓜叶片相比于黄瓜叶片具有更好的保水能力和组织耐盐性。2. 转录组分析表明嫁接植株根系和叶片响应盐胁迫的差异基因表达受到了砧穗互作的调控。南瓜砧木根系中差异基因大量上调表达,黄瓜根系大量下...

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 前言
    1.1 课题的提出
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 盐胁迫下植物的适应机制
        1.2.2 利用组学手段解析植物耐盐机制的研究进展
        1.2.3 耐盐功能基因的研究进展
        1.2.4 嫁接作物盐胁迫适应机制的研究进展
    1.3 本研究的目的意义和内容
        1.3.1 目的和意义
        1.3.2 研究内容
第二章 黄瓜和南瓜四种互嫁组合的耐盐性评价
    2.1 材料和方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 嫁接植株的盐胁迫处理
        2.1.3 水分胁迫耐受性评价
        2.1.4 叶绿素含量和PSII最大光化学效率的测定
        2.1.5 Na⁺、K⁺含量的测定
        2.1.6 统计分析
    2.2 结果与分析
        2.2.1 不同NaCl浓度对黄瓜和南瓜嫁接组合耐盐性的影响
        2.2.2 嫁接改变了植株Na⁺、K⁺积累模式
        2.2.3 南瓜叶片具有更好的组织耐盐性和保水能力
    2.3 讨论
        2.3.1 根系限制和区域化Na⁺是作物最主要的耐盐机制
        2.3.2 盐胁迫下K⁺含量的变化受到砧穗互作的调控
    2.4 小结
第三章 南瓜与黄瓜互嫁组合盐胁迫响应转录组学分析
    3.1 材料和方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 嫁接及盐胁迫处理
        3.1.3 取样及RNA提取
        3.1.4 转录组测序与分析
        3.1.5 转录组数据的q RT-PCR验证
        3.1.6 生理指标的测定
        3.1.7 黄瓜和南瓜基因家族成员比较与分析
        3.1.8 富集分析
        3.1.9 统计分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 转录组测序数据质量分析
        3.2.2 转录组样品相关性、聚类和差异表达基因分析
        3.2.3 盐胁迫下四种嫁接组合根系和叶片DEGs差异分析
        3.2.4 盐胁迫下四种嫁接组合根系DEGs的 Go富集分析
        3.2.5 盐胁迫下四种嫁接组合叶片DEGs的 Go富集分析
        3.2.6 盐胁迫下钾离子通道蛋白分析
        3.2.7 盐胁迫下水通道蛋白分析
        3.2.8 盐胁迫下转录因子分析
        3.2.9 南瓜属作物基因组具有更高比例的多拷贝基因
        3.2.10 南瓜倾向保留更多的转录因子家族成员
        3.2.11 南瓜转录因子与转运蛋白基因、抗氧化基因在根系中共表达
        3.2.12 南瓜不同类型转录因子的盐胁迫响应差异分析
        3.2.13 南瓜NAC转录因子的表达特性分析
    3.3 讨论
        3.3.1 砧穗互作影响盐胁迫下不同嫁接组合响应基因的表达
        3.3.2 转录因子参与盐胁迫信号的响应与耐盐功能基因的调控
        3.3.3 基因组中转录因子的保留和植物抗逆性形成有关
        3.3.4 NAC转录因子在南瓜砧木嫁接耐盐中起着重要作用
    3.4 小结
第四章 南瓜发根基因编辑体系的建立与CmoNAC1 转录因子的功能解析
    4.1 材料和方法
        4.1.1 南瓜NAC基因家族鉴定
        4.1.2 南瓜NAC基因家族序列分析
        4.1.3 NAC基因家族的表达分析
        4.1.4 CmoNAC1 亚细胞定位分析
        4.1.5 CmoNAC1 转录活性分析
        4.1.6 CmoNAC1 的酵母单杂筛选
        4.1.7 CmoNAC1 过表达拟南芥
        4.1.8 拟南芥的抗性评价
        4.1.9 ABA和H2O2含量的测定
        4.1.10 南瓜发根基因编辑体系的建立及CmoNAC1 的敲除
        4.1.11 基因编辑材料的盐胁迫处理和生理指标测定
        4.1.12 统计分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 NAC基因家族的鉴定
        4.2.2 NAC基因结构和保守模体分析
        4.2.3 NAC进化树分析
        4.2.4 NAC基因家族的表达分析
        4.2.5 CmoNAC1 蛋白序列分析
        4.2.6 CmoNAC1 亚细胞定位与转录活性分析
        4.2.7 CmoNAC1 转基因拟南芥表型分析
        4.2.8 CmoNAC1 过表达提高了拟南芥的耐盐性
        4.2.9 CmoNAC1 过表达拟南芥提高了拟南芥H2O2 水平
        4.2.10 南瓜发根遗传转化及基因编辑体系的建立
        4.2.11 CmoNAC1 的根系敲除降低了南瓜砧木耐盐性
        4.2.12 CmoNAC1 参与RBOHD基因的调控
    4.3 讨论
        4.3.1 ATAF类是逆境响应中最关键的NAC转录因子
        4.3.2 NAC广泛参与调控植物抗氧化能力及ROS信号产生
    4.4 小结
第五章 总结和展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录Ⅰ 附图1-10
附录Ⅱ 附表1-6
附录Ⅲ 课题资助项目
附录Ⅳ 攻读博士期间发表论文
致谢



本文编号：4056121