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土壤盐渍化是一种天然的盐胁迫,是导致土壤荒漠化和耕地退化的主要原因。土壤中高浓度的Na+离子造成植物内环境紊乱,细胞代谢缓慢和细胞结构破坏,引起植物毒害,严重影响了农作物的生物学产量和品质。玉米是盐敏感作物,耐盐性相对较差,在受到盐胁迫时通常会表现为幼苗芽势弱,胚根少且短,苗弱,成活率低,后期的生长发育及产量受到严重影响,因此研究盐胁迫响应的分子机制对玉米育种和生产具有指导意义。已有研究发现拟南芥中PIF3基因能参与抗冻性调节,但是对玉米中PIF3基因与抗逆性的关系知之甚少。本实验以Zm PIF3两个转录版本过表达转基因拟南芥植株为材料,在盐处理条件下对其进行表型、生理生化指标及转录组分析,并在转录组分析的基础上对抗盐相关基因进行初步的功能分析,主要研究结论如下:1.在盐胁迫条件下对Zm PIF3.1和Zm PIF3.2两个剪切版本过表达转基因拟南芥植株和野生型拟南芥植株进行处理,进行萌发期根长和发芽率表型鉴定,我们初步发现在大于120mmol L-1Na Cl的处理条件下,Zm PIF3.1转基因拟南芥植株根长和发芽率明显高于Zm PIF3.2转基因拟南芥植株,因此我们选取耐盐表型较好的Zm PIF3.1转基因拟南芥植株又进行幼苗期的耐盐表型鉴定,在350mmol L-1Na Cl处理4d后,野生型植株出现较严重脱水现象,植株叶子变枯黄,转基因拟南芥植株虽然也出现脱水现象,但是植株叶片仍舒展,叶片比较翠绿。这表明过表达Zm PIF3.1转基因植株表现出更好的耐盐表型。2在盐胁迫条件下,对过表达Zm PIF3.1转基因拟南芥和野生型的丙二醛、脯氨酸和过氧化氢酶含量进行测定表明,随着盐胁迫时间的推移,过表达Zm PIF3.1转基因拟南芥的丙二醛含量比野生型要低,上升幅度比野生型拟南芥小,脯氨酸和过氧化氢酶含量比野生型要高,上升的幅度也高于野生型拟南芥。这说明过表达Zm PIF3.1转基因拟南芥具有更强的分解过氧化物的能力,相比野生型拟南芥,膜损伤较低,耐盐性较好。3.在盐处理条件下,对过表达Zm PIF3.1转基因拟南芥进行转录组分析,结果表明,转基因拟南芥和野生型分别有6152、3983个差异表达基因,其中上调3167、2056个,下调2985、1927个。对两种材料中差异表达基因进行比对分析发现,只在野生型拟南芥中差异表达基因有276个,只在转基因拟南芥中差异表达基因有2445个,在两种材料中都存在差异表达基因有3707个。通过GO功能富集发现,差异基因主要被富集在细胞进程、代谢进程和催化活性中。使用KEGG对差异表达基因生物学通路分析,结果表明,这些差异基因主要参与代谢途径、次生代谢物的生物合成和植物信号转导等生物学过程。为进一步验证转录组数据的可靠性,我们随机挑选了10个差异表达基因进行定量分析,并与转录组数据进行相关性分析,结果表明,转录组数据和得到的差异基因数据与定量验证结果相符,表明转录组分析结果的准确性。4.分别对仅在野生型拟南芥差异表达的基因(I)、仅在转基因拟南芥中差异表达的基因(II)和转基因与野生型都差异表达的基因(III)中前50个基因进行蛋白功能注释,发现大多数差异基因与激素调节、钙离子调控和转录因子调节有关。与激素调节相关的差异表达基因有32个,主要参与乙烯、生长素和脱落酸等激素的调节,参与乙烯调节约占30%,生长素占32%,脱落酸10%。另外发现了10个差异表达显著基因还参与Ca+离子调控,这些钙离子调控基因主要存在于II、III两种类型中,CMLs比较多,占30%的比例,钙离子相关的差异表达基因中有70%都表现为上调,表明这些基因在耐盐性调控中发挥正相关的作用。在差异表达显著基因中还发现15个转录因子,包括MYB、ERF、b HLH、CBF、b ZIP和WRKY,其中MYB、ERF和CBF转录因子相对较多,分别占27%、27%和20%,而MYB转录因子在三种类型中都存在,表现为显著的上调或下调。ERF转录因子存在于II、III两种类型中,都表现为上调,CBF转录因子都存在于II类型中,且表现为上调,这些转录因子在耐盐过程中可能起着正相关作用。Zm PIF3.1可能通过与激素调节、钙离子调控和转录因子有关基因作用调节盐胁迫响应。