论文部分内容阅读
高温、弱光、干旱、低温等是蔬菜栽培过程中常见的逆境因子,这些逆境因子严重影响蔬菜的产量。黄瓜是我国主要栽培蔬菜之一,露地栽培和温室栽培时常会受到逆境胁迫,因此探明逆境胁迫对植物生长的影响以及缓解胁迫的方法对植物的栽培和生长具有重要意义。本实验报告了外源葡萄糖缓解黄瓜幼苗干旱及高温胁迫的机制,分别研究了外源葡萄糖在干旱和高温胁迫下对黄瓜幼苗生长指标、抗氧化酶的影响以及外源葡萄糖在高温胁迫下对叶片超微结构以及基因组DNA甲基化的影响,并分离了高温胁迫下葡萄糖诱导的DNA甲基化差异片段。然后对这些差异片段进行克隆、测序、序列分析,并对与黄瓜基因组同源性较高的两个基因进行实时荧光定量分析。同时选用渗透调节因子甘露醇作为对照以探讨葡萄糖在缓解干旱及高温胁迫时所发挥的作用。本文从宏观、微观、生理和分子水平上揭示外源葡萄糖缓解黄瓜干旱及高温胁迫的机制,为外源葡萄糖在黄瓜抗干旱及抗高温生产中的应用提供依据,并为研究其它外源物质缓解植物逆境胁迫的机制提供参考。本课题还利用荧光定量PCR技术探讨了高温下外源葡萄糖诱导的、弱光下过氧化氢诱导的、高温下百草枯诱导的以及低温诱导的4类甲基化差异基因在黄瓜叶片中的表达情况,为被选基因在黄瓜抗逆基因工程中的应用提供理论依据,为深入阐明黄瓜对逆境胁迫的响应机理打下基础。具体研究结果如下：(1)外源葡萄糖缓解干旱及高温胁迫时对黄瓜幼苗生长指标、抗氧化酶、内源葡萄糖、内源果糖、蔗糖酸性转化酶、蔗糖中性转化酶及抗氧化酶相关指标的影响干旱及高温胁迫明显抑制了‘津春四号’黄瓜幼苗的生长,分别导致黄瓜幼苗生长指标显著下降；外源葡萄糖处理后再进行干旱或高温胁迫的黄瓜幼苗,各生长指标明显上升。所以,干旱及高温胁迫严重影响了黄瓜幼苗的正常生长,而外源葡萄糖处理缓解了干旱及高温胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制作用。干旱和高温胁迫分别使黄瓜幼苗第二片叶片的MDA、内源H2O2以及O2的产生速率高于对照组。但用外源葡萄糖预处理再进行干旱或高温胁迫时,黄瓜叶片中SOD、CAT、GSH-Px、APX、DHAR、MDHAR和GR等抗氧化物酶的活性、抗氧化物AsA和GSH的含量、脯氨酸和可溶性糖的含量以及蔗糖中性转化酶和蔗糖酸性转化酶的活性均明显升高,从而降低了叶片的MDA、内源H2O2以及O2-的产生速率。由此我们推断,外源葡萄糖预处理提高了黄瓜叶片抗氧化酶的活性,减少了活性氧含量,进而减轻了干旱和高温胁迫对叶片膜系统的伤害。(2)外源葡萄糖预处理对高温胁迫下黄瓜基因组DNA甲基化的影响对黄瓜叶片基因组DNA进行MSAP分析,其中有5条差异带与黄瓜基因组具有高度相似性。同时,MSAP-2及MSAP-5分别与基因CsaO24621、CsaO24512相似性较高。(3)几个甲基化差异基因在不同处理组中的表达情况高温下葡萄糖诱导的甲基化差异基因CsaO24621及CsaO24512在高温处理组中表达量均低于对照组,而甲基化差异基因CsaO24621的表达量在葡萄糖+高温处理组中低于高温处理组,基因CsaO24512的表达量在葡萄糖+高温处理组中高于高温处理组。弱光下过氧化氢诱导的甲基化差异基因Csa020125及CsaO11787在弱光处理组中的表达量均低于对照组,而在过氧化氢+弱光处理组中的表达量均高于弱光处理组。高温下百草枯诱导的甲基化差异基因CsaO25347在高温处理组中的表达量高于对照组,同时百草枯+高温处理组中的表达量比高温处理组更高。低温诱导的甲基化差异基因CsaO17825及Csa010600在低温处理的‘新泰密刺’品种中的表达量均低于常温处理的‘新泰密刺’品种中的表达量,在低温处理的‘津研四号’品种中的表达量均低于常温处理的‘津研四号’品种中的表达量。