论文部分内容阅读
土壤盐分是全球粮食安全的重要威胁。盐分胁迫是可持续作物生产力的主要非生物限制因素。植物耐盐性是一个复杂的特征,涉及许多基因家族的协同作用,这些家族具有多种功能,例如通过气孔控制水分流失,离子螯合,代谢调节,渗透调节和抗氧化防御。尽管有大量关于盐胁迫下抗氧化防御作用的报道,但该过程对植物总体耐盐性的相对重要性仍是一个有争议的问题。植物对盐胁迫的渗透和离子成分的反应非常复杂,涉及许多基因网络和代谢过程。这些反应主要取决于植物的固有耐盐性。油菜素类酯(BRs)对植物生长、发育和各种非生物胁迫响应期间的许多过程都有积极影响。本实验以“景润35号”黄瓜为材料,采用组织化学染色、植物生理生化、转录组数据分析与分子生物学实验方法,研究外源24-表油菜素内酯(EBL)对盐胁迫下黄瓜活性氧、膜损伤、渗透调节物质、叶绿素含量及叶绿素荧光参数、气孔开度及对抗氧化酶活性的影响,EBL调节黄瓜耐盐性在转录水平上的情况,及qRT-PCT对部分差异表基因的验证。有助于了解EBL缓解盐胁迫下油菜生理效应和调控机制,为改善土壤盐渍化危害植物种植提供理论依据。主要结果如下:1.通过对植物生理指标的测定发现,与NaCl胁迫处理相比较,外源油菜素内酯预处理再NaCl胁迫处理后,黄瓜叶片中ROS含量、MDA含量、电导率都有所下降,细胞活性、脯氨酸含量、相对含水量、叶绿素含量、气孔导度、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性都有呈不同程度升高,同时,氧化型谷胱甘肽含量下降,GSH/GSSG比值升高。说明外源油菜素内酯通过减缓膜损伤,增加抗氧化能力和光合能力来增强黄瓜的耐盐性。2.使用RNA-seq技术确定24-表油菜素内酯(EBL)在盐胁迫中的分子作用。在所有的差异表达基因中,EBR处理(EBR+NaCl)与对照(仅NaCl)相比差异表达的基因(DEG)有1492个,包括875个上调的DEG和617个下调的DEG。我们从875个上调DEG中选择了6个转录因子用于qRT-PCR分析,以确认RNA-Seq。基于GO富集和KEGG途径分析,油菜素内酯通过调节碱基代谢、光合过程、植物昼夜节律、响应刺激等生物过程和上调部分转录因子、与氧化还原相关基因、细胞色素p450相关基因来增强黄瓜幼苗的耐盐性。3.对WRKY19、WRKY54、MYB108、ERF4、ABCG3、ABCI7这6个转录因子进行qRT-PCR发现,相比较于对照,NaCl单独胁迫处理6 h后,MYB108、ERF4、ABCG3、ABCI7基因表达量较高,而WRKY19、WRKY54在NaCl处理48 h后较高,说明不同的转录因子在盐胁迫不同时间其表达情况也不同,但较于对照均上调。与NaCl胁迫处理相比,EBL+NaCl处理WRKY19、WRKY54、MYB108、ERF4、ABCG3、ABCI7均呈不同程度上调,说明外源油菜素内酯可以通过上调部分转录因子来调控黄瓜的抗盐性,与转录组分析结果相一致。