马缨杜鹃幼苗叶片对水淹胁迫响应的生理和分子机制研究

来源 :贵州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:helen_fu
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本研究以两年生马缨杜鹃幼苗叶片为实验材料,通过对幼苗进行水淹0d(CK)、水淹10d(WL10)、水淹20d(WL20)和水淹30d(WL30)及分别水淹胁迫后恢复培养10d(分别为WL10R、WL20R、WL30R)处理,其中以水淹胁迫0d为对照组。对处理后的马缨杜鹃叶片进行生理指标测定、转录组和代谢组分析,从而探讨马缨杜鹃对水淹胁迫响应的生理和分子机制,为马缨杜鹃栽培和对野生杜鹃水分管理提重要的科学依据。主要研究结果如下:1.从马缨杜鹃幼苗表型对水淹响应来看,马缨杜鹃在遭受水淹胁迫10d和20d后,生长状态变化不明显且恢复培养后生长状态可以恢复;但在水淹胁迫30d后,马缨杜鹃叶片发生明显枯萎、发黄、卷曲等症状,并且恢复培养后生长状态不能立即恢复。2.对马缨杜鹃幼苗叶片的光合作用相关参数进行测定,结果显示,与对照相比,水淹胁迫过程中叶片的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈现下降趋势,但细胞间二氧化碳浓度(Ci)在水淹胁迫过程无明显变化。另外,马缨杜鹃幼苗叶片的叶绿素荧光参数中的最大光量子传递效率(Fv/Fm)、可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、光化学淬灭系数(q P)表现为下降趋势,而初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(NPQ)表现为上升趋势。3.与对照组相比,马缨杜鹃幼苗叶片的抗坏血酸含量(ASA)、过氧化氢含量(H2O2)、过氧化物酶(POD)及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性在水淹胁迫10d时变化不显著,但在水淹胁迫20d和30d时,它们均呈现不同程度的上升。以上结果表明,马缨杜鹃叶片在水淹30d时呈现严重的胁迫。4.根据前期的实验结果,分别以对照组(CK)、水淹30d(WL30)、水淹30d后恢复培养10d(WL30R)马缨杜鹃幼苗叶片为材料进行转录组和代谢组测序。对转录组测序后的结果进行基因注释、差异表达基因筛选、通路分析等相关分析,结果表明,与对照比较,水淹胁迫30d后许多涉及光合通路中的基因表达下调,这些基因参与编码光合系统中的重要蛋白,它们的表达变化可能限制了叶片的光合作用。此外,一些基因卷入到谷胱甘肽-抗坏血酸(GSH-ASA)循环系统,如NADPH氧化酶基因(c61127.graph_c0)、谷胱甘肽合成酶合成基因(c52719.graph_c0),单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)基因(c58095.graph_c0),谷胱甘肽还原酶(GR)基因(c56863.graph_c0,c59612.graph_c0)在水淹胁迫30d后表达显著上调,推测这些基因可能参与抗氧化胁迫系统。对代谢组数据进行分析表明,与对照组相比,水淹胁迫30d时,茉莉酸甲酯含量显著积累,推测茉莉酸可能作为信号物质间接调控马缨杜鹃的抗氧化系统使其响应水淹胁迫。
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