干旱诱导茶树幼苗对低温交叉适应性的研究

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyang1990x
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为了探讨茶树干旱—低温的交叉适应生理和分子机制,以舒茶早[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]为试材,用聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱预处理,研究了干旱预处理对低温下茶树幼苗抗性以及茶树细胞内抗氧化酶系统、渗透调节、激素调节的影响;通过二代转录组测序技术分析干旱—低温交叉适应性的分子机制。结果如下:1.经过PEG预处理的茶苗半致死温度LT50明显下降。低温条件下,茶树幼苗丙二醛、抗氧化酶、渗透物质和激素含量整体呈上升趋势。低温胁迫第7d时,与对照相比,PEG预处理的茶树叶片丙二醛含量下降44.6%,SOD、POD酶活分别升高78%、25%,可溶性蛋白、可溶性糖含量分别增加44.6%、20.0%;植物内源激素ABA与SA含量分别提高97.7%、122%。干旱可诱导茶树对低温胁迫的交叉适应性,这种交叉适应性与茶树的抗氧化酶活性、渗透物质和内源激素的调节能力有关。2.对干旱预处理组、低温组和正常组三组叶片进行转录组测序,每个处理三个生物学重复,共构建了 9个cDNA文库。通过Illumina HiSeq 4000平台进行测序,共得到了 71.31 Gb原始数据,每组样品超过47,375,100个reads,对原始数据过滤得到70.39Gb的有效数据,参考基因比对率达到82%;与CK相比,干旱诱导低温交叉胁迫的差异基因比单—低温的少71.9%;Venn图显示,三组处理有81个共有差异基因,它们共涉及107个GO功能注释;与单一低温相比,干旱预处理差异基因GO功能富集221个生物学过程,其中在抗氧化还原过程和谷胱甘肽代谢过程等显著富集;KEGG通路在抗氧化酶代谢途径和类黄酮代谢途径中富集。因此这种交叉适应性调控的基因可能涉及在谷胱甘肽合成途径、ROS代谢途径和类黄酮代谢途径中。3.谷胱甘肽合成途径中,关键酶GS-CSA024544基因在干旱预处理中呈显著上调这有利于谷胱甘肽的合成;活性氧簇(ROS)通路图中,SOD和POD基因在干旱预处理中整体上调;类黄酮代谢途径中,查尔酮合成酶(CHS)、黄酮醇合成酶(FLS)和黄烷酮-3-羟化酶(F3’H)基因上调,对参与儿茶素和没食子儿茶素生物合成的白花色素苷还原酶(LAR)基因具有独特的抑制作用。另外对三个代谢途径中的部分差异基因进行荧光定量q-PCR验证,验证结果与转录组测序的结果趋势基本一致。因此初步得出结论,干旱预处理能够诱导谷胱甘肽合成途径、ROS代谢途径和类黄酮代谢途径中关键酶基因调控从而提高茶树的抗寒性。
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