發(fā)布時間：2020-11-13 08:37

　　 研究入侵植物適應機制的生物學特性對探索其入侵機理和防控機制具有重要意義。由于入侵植物少花蒺藜草具有耐旱、耐貧瘠、抗寒、抗病蟲害等特性,在入侵地區(qū)缺少制約其生長的環(huán)境條件,因此能夠迅速擴張,破壞原有生境的生態(tài)平衡和物種多樣性;同時也給農牧業(yè)帶來了巨大生態(tài)災害和經濟損失。雖然近年來對該入侵雜草生物防治取得了一些研究進展,但對其入侵的表型可塑性和快速適應性演替機制等缺少研究,尤其對少花蒺藜草耐旱能力的分子機制研究尚未見報道。本研究,采用高通量蛋白組學、分子生物學、細胞學等手段,研究少花蒺藜草耐旱性的分子機制與其入侵性的關系。結果發(fā)現(xiàn),與少花蒺藜草在高土壤水分含量(HM)生長相比,中低土壤水分含量(LM和MM)處理根系中檢測到385種不同的差異表達蛋白質(DAPs)。其中少花蒺藜草旱響應差異表達蛋白主要涉及高生理代謝活動(包括蛋白質生物合成、產物運輸和能量利用),類黃酮中間產物的積累,以及以抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)為基礎的活性氧清除。生理生化試驗結果表明,中低土壤濕度條件下植株的蔗糖含量、脂肪酸含量、抗壞血酸含量和NADH/NAD+比值均有增加,但與對照組相比,木質素和花青素的含量、肌動蛋白水平下降,與蛋白組學數(shù)據(jù)相一致。這些結果表明,在干旱和半干旱地區(qū)少花蒺藜草具有控制其耐旱能力和促進其傳播的獨特分子機制。此外,我們以空心蓮子草為模式植物,成功建立了入侵植物的VIGS轉化平臺,為深入揭示少花蒺藜草抗旱的分子機理,進一步探索少花蒺藜草入侵機制和表型可塑性之間的關聯(lián)奠定基礎。
【學位單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士后
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S451
【部分圖文】：

對保障農業(yè)生產和降低經濟損失有重要意義，其創(chuàng)新點在于：??１）國內外對抗旱基因及其抗旱機制的研究主要局限于擬南芥和模式植物和農作物上，然而，這些植物多是非旱生植物，其抗旱特顯著且都很有限。以抗旱能力強的入侵植物少花蒺藜草為材料進行研究，更易于挖掘抗旱新基因和新途徑。??２）本項目利用蛋白組學全面系統(tǒng)的篩選候選蛋白的優(yōu)勢，通過高通序手段，分析其干旱脅迫下基因表達差異，挖掘重要調控網絡節(jié)點的關基因，為探索植物抗旱分子機制提供新策略。??０技術路線??本課題擬采取的技術路線歸納總結如下（圖），??

其中已鑒定譜圖為６４０８９個，鑒定得到的ｕｎｉｑｕｅ肽段數(shù)為１５８６７個，??總共鑒定到３４２８個蛋白，其中２４１７個蛋白至少有兩個ｕｎｉｑｕｅ肽段，占總鑒定??蛋白的７０．５１％?（圖３ａ）。肽段長度呈對數(shù)正態(tài)分布，主要集中在５和３１之間，??其中長度為１１的肽段最多，平均肽段長度為１４．５５?（圖３ｂ）。蛋白片段平均覆??蓋率為９５％的占１８．０９％?（圖３ｃ）。??１７??

的數(shù)據(jù)比對分析，并通過ＧＯ注釋、ＣＯＧ和ＫＥＧＧ代謝通路分析對鑒定到的蛋??白進行功能注釋。結果顯示：總鑒定蛋白數(shù)量為３４２８個，其中ＧＯ、ＣＯＧ和??ＫＥＧＧ注釋的蛋白數(shù)量分別為３２６８、２３２３和２１５１?（圖４）。??Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ?Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ??３４２８??Ｉ－?３２６８??？?－?〇３２３??§?Ｓ?２１５１??��；；１?｜??Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ?ＧＯ?ＣＯＧ?ＫＥＧＧ??圖４?ＧＯ、ＣＯＧ和ＫＥＧＧ功能注釋的蛋白數(shù)量??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ?ａｎｎｏｔａｔｅｄ?ｂｙ?ＧＯ，?ＣＯＧ?ａｎｄ?ＫＥＧＧ??為了進一步研宄差異蛋白在三種土壤水分條件下的變化，我們進行了熱圖??可視化分析。結果發(fā)現(xiàn)，據(jù)差異蛋白表達情況大概可分為６組，包括３個上調??組（組Ｉ，ＩＩ和ＩＶ）和３個下調組（組ＩＩＩ，?Ｖ和ＶＩ），并且在中等土壤含水量??和低土壤含水量處理中顯示出相似的蛋白質表達水平趨勢（圖５ａ）。在生物進??程、細胞組成和分子功能三個本體過程中，總蛋白（綠）和差異蛋白（黃）共??涉及５２個亞組。差異表達蛋白主要參與代謝過程、細胞進程和生物進程中的刺??激反應，同時也參與抗氧化活性、催化活性、結構分子活性和轉運活性等分子??功能（圖５ｂ）。??１９??
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2881992