蓝莓响应干旱MYB基因筛选及调控机制研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoxiaozhang
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
蓝莓(Vaccdium corymbosum L.)是一种重要的经济型多年生灌木,果实富含花青素具有极高的经济和保健价值。其在我国作为新兴发展树种,市场潜力巨大,但蓝莓属于浅根系植物,根系纤细且不发达,容易受到干旱胁迫的危害。随着全球气候变暖和干旱灾害的频繁发生,蓝莓品质和产量均受到很大威胁,而蓝莓在应对干旱胁迫时的响应机制尚不清楚。RNA-seq技术是研究基因表达的主要手段,同时也是探索逆境应答关键途径和基因的强大工具。本研究以蓝莓品种‘蓝丰’为研究对象,结合干旱处理下蓝莓生理生化变化,利用RNA-seq技术、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和互作蛋白网络分析(PPI)等方法,探讨蓝莓转录组水平耐旱潜在调控网络,鉴定出重要调控途径。同时通过差异基因(DEGs)分析和表达相关性网络分析等方法对筛出的重要MYB转录因子(TFs)家族进行鉴定和分析,获得了关键Vc MYB基因;并进一步通过转化模式植物等方法研究了关键Vc MYB基因的特性和生物学功能,为揭示蓝莓应答干旱胁迫的机制提供了新认知。本研究主要取得了以下成果:⑴生理生化实验显示,干旱处理时,蓝莓抗氧化酶活性、活性氧(ROS)积累、气孔密度、花青苷浓度、脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)含量均增加,叶片气孔大小,叶绿素含量及荧光参数、赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)含量均降低,并且其生长也会受到抑制。⑵转录组测序和分析显示,叶片中差异5倍且应答干旱的DEGs有4670个,根系中有2961个。DEGs主要被GO和KEGG显著富集到MAPK信号转导、植物激素信号转导、活性氧代谢和生物合成过程、AP2/ERF家族、MYB家族、b ZIP家族、类黄酮生物合成和类单萜生物合成这8个途径或家族中,同时筛选出了8个应答干旱胁迫的重要基因。⑶MYB TFs家族分析显示,本转录组中共有229个非冗余Vc MYB序列,可分为23个亚家族;叶片和根系共有102个差异2倍Vc MYB基因,叶片中有72个,根系中有69个,20倍以上的Vc MYB DEGs有8个,17个DEGs具有高度表达相关性。⑷烟草亚细胞定位实验显示,Vc MYB14和Vc MYB108均定位于细胞核中。⑸激素处理实验显示,Vc MYB14对GA3、水杨酸(SA)和IAA处理均有明显响应,对ABA和茉莉酸甲酯(Me JA)处理不响应;Vc MYB108对GA3、SA、ABA和Me JA处理均有明显响应,对IAA处理不响应。⑹组织特异性测定结果显示,Vc MYB14和Vc MYB108表达量均在根系中最高,其次是叶片中。⑺酵母实验结果显示,Vc MYB14和Vc MYB108转录因子均具有转录激活活性;同时还验证出Vc MYB14与Vc DREB1A和Vc KUA1在体内互作,Vc MYB108与Vc ABF4在体内互作。⑻通过转化拟南芥,研究了Vc MYB14的生物学功能。结果显示,过表达Vc MYB14的幼苗和成苗植株耐旱能力均明显低于野生型植株。干旱胁迫时,过表达Vc MYB14植株的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均明显低于野生型植株,丙二醛(MDA)含量明显高于野生型植株;以及通过q RT-PCR测定各株系在干旱胁迫时的相关胁迫基因表达变化情况,揭示了Vc MYB14通过降低ROS清除能力和抑制相关胁迫基因的表达来减弱植物的耐旱能力。同时,还发现过表达Vc MYB14不会影响植物的生长发育。⑼通过转化拟南芥,研究了Vc MYB108的生物学功能。结果显示,过表达Vc MYB108的幼苗和成苗植株耐旱能力均明显高于野生型植株。干旱胁迫时,过表达Vc MYB108植株的SOD、POD、CAT活性和花青苷浓度均明显高于野生型植株,MDA含量明显低于野生型植株;ABA处理时,过表达Vc MYB108植株叶片的气孔开度明显低于野生型植株,过表达Vc MYB108的种子萌发率明显降低,幼苗根系明显变短;以及通过q RT-PCR测定各株系在干旱胁迫时的相关胁迫基因表达变化情况,揭示了Vc MYB108参与ABA信号通路并通过影响ROS积累、花青苷含量和调控相关胁迫基因的表达来增强植物的耐旱能力。同时,还发现过表达Vc MYB108不会影响植物的生长发育。
其他文献
野菊花为我国沿用历史悠久的大宗药材,现为多种中成药的主要成分如三九感冒灵、野菊花颗粒、野菊花栓及野菊花注射液等。野菊花为广布种,主要分布于我国的东北、华北、华中、华南及西南等地,资源虽然较丰富,但随着中药材产业规模化、规范化的发展,医药市场对野菊花的优质资源的需求也越来越大。为扩大野菊药用部位,提高其药用价值,本论文对野菊中最主要活性成分萜类化合物(以挥发性萜类为主)和黄酮类化合物在植株不同组织的
社区是党在城市执政的基础单元,党建引领城市社区治理是推进国家治理体系和治理能力现代化的必由之路。乌鲁木齐作为新疆首府,在社区治理方面既遵循了治理的一般规律,同时也在做好群众工作,走好群众路线基础上构建了党群互动“同心圆”。党群互动“同心圆”是群众路线的发展与升华,它以党的领导为圆心,以各族群众的现实利益与价值观为半径,找出最大公约数,画出最大“同心圆”,是新疆各族群众的共同愿望。为实现这一目标,乌
学位
商业银行在我国金融体系中处于主导地位,其风险承担水平与整个金融体系的稳定紧密相关。尤其是在我国经济由高速增长阶段向高质量发展迈进的新时期,迫切需要安全稳定、结构均衡的金融环境作为内在支撑。近年来,习总书记反复强调“防范化解金融风险特别是防止发生系统性金融风险,是金融工作的根本性任务”、“金融活,经济活,金融稳,经济稳”。“稳金融”成为我国当前深化金融改革开放的关键任务之一。如何有效地实施管理和控制
城市轨道交通车辆(以下简称“城轨车辆”)是城市公共交通工具的骨干,是集机械、电子、控制、通信等众多技术于一体的复杂产品系统,具有节能、运量大、污染小、安全等特点。进入21世纪以来,在国家政策与市场需求的双向拉动下,我国城市轨道交通发展迅速。城市轨道交通的车辆设备制造商迎来了良好的发展机遇,但也面临严峻挑战。一方面目前城轨车辆的零部件重用率低,产品存在很多无价值的差异性,从而难以获得规模经济效益。另
随着高速铁路运行速度的不断提高,对动车组安全可靠运行的要求也更加严格,这给科研工作者带来新的技术挑战。动车组运行中不可避免经历很多电磁暂态过程,如升降弓、过电分相、弓网振动离线燃弧。这些暂态过程会引起车体浪涌过电压,影响接地安全。考虑车体过电压可能造成车载设备损伤、控制系统逻辑紊乱和电子元器件烧毁等问题且良好的接地布局和接地方式是限制车体过电压的重要因素,有必要在建立精确的车-网电气模型的基础上,
水下目标识别和行为分析技术通过分析声纳接收的舰船辐射噪声以判断目标性质。传统实现目标识别和行为分析技术是使用基于手工特征来进行的。相较于传统的人工的水下目标识别和行为分析方法,基于深度学习的方法最大限度地避免人为特征选择过程造成的信息损失。近年来,随着深度学习人工智能技术的兴起,深度学习也开始向这个领域研究和展开应用。但是目前深度在这方面的研究还不够深入,针对这种情况,本文深入研究了深度学习应用技
步态作为人体明显的个人特征,其识别技术具有远距离、无接触、唯一性好的优点,是最有潜力的生物特征身份识别技术之一,在刑侦破案、监控安防、智能家居、医疗健康等领域具有巨大的应用空间。但由于现有的步态识别方法受复杂背景、身体外部穿戴,以及行走角度变化的影响,与人脸、虹膜等应用相对成熟的生物特征技术相比,步态识别技术的性能还有差距,实现应用难度较大。步态能量图作为步态识别有效的重要技术手段,是步态识别的主
生物钟的出现使得生物体能够获知外界的时间线索,并为即将发生的生理活动提前做好准备。生物钟系统的核心是一些时钟基因通过在转录,翻译以及翻译后水平上的调控,产生的可以自我维持,接近24小时周期的时钟振荡。在脊椎动物中,主要的调控环是由转录激活复合物CLOCK:BMAL1来激活负向调节因子Per和Cry的转录。PER和CRY结合形成复合物,反过来抑制CLOCK:BMAL1的转录活性,最终抑制自身的转录,
学位