【摘 要】
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气孔由保卫细胞围成,是控制植物体水分散失和气体交换的重要门户。脱落酸是重要的植物逆境激素,在植物体响应非生物逆境胁迫中发挥重要作用。在脱落酸处理下,保卫细胞膨压变小,气孔关闭,从而减少水分散失,保持植物体的水分平衡及稳定的生长发育状态。小麦是我国重要的粮食作物,研究其非生物逆境胁迫的应答机制,进行小麦抗逆遗传改良,对我国的粮食安全意义重大。鉴于此,本研究开展了脱落酸诱导下的小麦保卫细胞分离和单细胞
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气孔由保卫细胞围成,是控制植物体水分散失和气体交换的重要门户。脱落酸是重要的植物逆境激素,在植物体响应非生物逆境胁迫中发挥重要作用。在脱落酸处理下,保卫细胞膨压变小,气孔关闭,从而减少水分散失,保持植物体的水分平衡及稳定的生长发育状态。小麦是我国重要的粮食作物,研究其非生物逆境胁迫的应答机制,进行小麦抗逆遗传改良,对我国的粮食安全意义重大。鉴于此,本研究开展了脱落酸诱导下的小麦保卫细胞分离和单细胞转录组测序工作,主要研究结果如下:本研究采用豫麦18作为实验基础材料,对脱落酸处理后的小麦保卫细胞进行单细胞分离,得到高生理活性的保卫细胞与表皮细胞,对其进行高通量转录组测序。结果发现保卫细胞中有4435个可重复基因,表皮细胞中有2533个可重复基因,其中3021个基因是保卫细胞特异表达的基因。差异表达基因编码ABA、钙信号和茉莉酸信号通路的元件、脂类代谢蛋白、蛋白激酶、转运蛋白、离子通道、转录因子及其他逆境相关蛋白。基于此,对关键候选基因CIPK25与WD40进行表达模式验证及基因克隆,构建表达载体,采用农杆菌介导的蘸花法获得转基因拟南芥植株。表型鉴定结果表明,与野生型Col-0相比,CIPK25与WD40转基因植株具有更强的抗旱性,离体叶片失水率显著慢于野生型;在ABA处理条件下,转基因植株气孔开度显著小于野生型,对ABA超敏感;在NaCl的处理下,转基因植株表现出显著耐盐性。总之,本研究建立了高通量的小麦保卫细胞单细胞测序的方法,为揭示小麦应答非生物逆境胁迫的分子机制提供理论基础。
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