芙蓉菊耐盐生理解剖特性与耐盐基因挖掘

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwgalj2005
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我国已有盐碱土约0.18亿hm2,盐碱地绿化建设已迫在眉睫。芙蓉菊是广义菊属的优异耐盐种质,研究其耐盐机理对改良地被菊耐盐性、丰富盐碱地园林绿化植物具有重要意义。但是,目前关于芙蓉菊耐盐机理的研究鲜有报道。因此,本研究以芙蓉菊和4种菊属植物 ’繁花似锦’、’寒露红’、野菊(天堂寨)、野菊(神农架)为实验材料,采用石蜡切片法观察盐胁迫下其解剖结构的变化,并同时测定各材料生理指标的变化,对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物的生理解剖特征变化进行了比较,以探究芙蓉菊独特的耐盐机理。此外,本研究从已有的芙蓉菊盐胁迫前后的转录组数据中筛选得到盐胁迫下差异表达最为显著的WRKY基因,采用荧光定量PCR对其表达趋势进行验证;其后,运用荧光定量PCR 比较几个关键WRKY基因在芙蓉菊与两种不耐盐的菊属植物中的表达模式,最终克隆得到在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥重要作用的Cc WRKY3、CcWRKY70和Cc WRKY17。主要结果如下:1.对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物的根、茎、叶解剖结构观察发现:与其他4种菊属植物比较,盐胁迫下芙蓉菊叶片的栅栏组织比例、茎皮层/茎半径、中柱/根直径的比值上升都是其对盐胁迫的响应,其茎中和根中发达的维管组织也是其具有耐盐性的重要原因之一。2.对盐胁迫下芙蓉菊与4种菊属植物9个生理指标的变化进行比较,经过分析发现芙蓉菊与其他4种菊属植物比较,在盐胁迫下能够维持叶绿素含量的稳定和较高水平的净光合速率,能够调节细胞的渗透平衡,有效清除活性氧类物质,使膜系统保持相对稳定,是其耐盐性强于其他菊属植物的原因。3.根据芙蓉菊盐胁迫下0h、3h、9h的转录组数据筛选出8个盐胁迫前后表达量变化最为显著的WRKY基因,对其进行荧光定量,并与转录组测序结果进行比较,发现其中6个基因与转录组测序结果的表达趋势最为吻合。进一步对这6个基因在芙蓉菊与不耐盐的菊属野生种质——野菊(天堂寨)、野菊(神农架)中的表达量进行荧光定量,结果表明盐处理后这6个WRKY基因在芙蓉菊与另外两种菊属材料中的表达模式有明显区别,推测其可能在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥作用。4.对克隆得到的WRKY基因进行同源性分析、保守基序分析和系统进化树分析可知,与芙蓉菊Cc WRKY70、CcWRKY17基因同源性最高、亲缘关系最近的菊花、拟南芥或其他物种中的WRKY基因都参与盐胁迫响应,起到调控植物的耐盐性的作用。因此,我们推测CcWRKY70和CcWRKY17在芙蓉菊响应盐胁迫过程中发挥重要作用。本研究对芙蓉菊耐盐的生理解剖特征进行了探究,对其耐盐机理进行了初步分析,并挖掘了芙蓉菊中一类响应盐胁迫的关键转录因子——WRKY基因,为地被菊耐盐品种的培育奠定了基础。
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