低温胁迫下6种木兰科植物的生理响应及抗寒相关基因差异表达

论文摘要

分析了6种木兰科植物对低温胁迫的生理响应及耐寒相关调控基因HSP90和WRKY33的差异表达,为木兰科植物抗寒机理的研究和抗寒品种的选育提供理论基础。结果表明,6种木兰科植物的低温LT50在-10.64—-22.06℃,从高到低依次为红花深山含笑、峨眉含笑、杂交含笑、阔瓣含笑、六瓣含笑和乐东拟单性木兰;低温过程中,6种木兰科植物叶片可溶性蛋白（SP）、游离脯氨酸（Pro）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物歧化酶（POD）活性呈先升高后降低的趋势,可溶性糖（SS）和丙二醛含量（MDA）则不断积累;筛选出REC、MDA、SP、SS和Pro作为6种木兰科植物抗寒性评价的关键指标;聚类分析将6种木兰科植物在抗寒性能上分为强、中、弱三类,分别为乐东拟单性木兰和六瓣含笑,阔瓣含笑、杂交含笑和峨眉含笑,以及红花深山含笑。对HSP90、WRKY33基因的差异表达分析表明,2个基因在6种木兰科植物中的相对表达量呈先升高后降低的趋势,在临近各树种LT 50时,2个基因的表达被强烈抑制且后期表达量不可逆。0℃时,2个基因的表达量差异不显著;-5℃时,2个基因开始被激活,表达量增加;-10℃时,HSP90、WRKY33基因在红花深山含笑叶片中的表达量较-5℃时分别下调了0.76倍和0.68倍,而在其他5个树种中的表达被进一步激活;-15℃时,HSP90和WRKY33基因在抗寒性中等的阔瓣含笑、杂交含笑、峨眉含笑中亦被强烈抑制,较-10℃时分别下调了0.38倍、0.33倍、0.32倍和0.71倍、0.72倍、0.74倍,在抗寒性强的乐东拟单性木兰和六瓣含笑中的表达被进一步激活;-20℃以后,2个基因在6个树种中的表达均被强烈抑制,但在抗寒性最强的乐东拟单性木兰中的表达量仍高于其他5个树种。抗寒基因的激活与表达是影响植物抗寒性的重要因素,抗寒性不同的树种对低温的应答机制明显不同。抗寒性越强的树种越能快速启动低温应答机制,激活抗寒相关基因的表达,进而调整生理生化活动以抵御和适应冷应力。不抗寒树种中抗寒基因的表达则受到抑制,降低了其对低温逆境的耐受能力。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 材料及处理
•   1.2 试验方法
•     1.2.1 电导率及生理生化指标的测定
•     1.2.2 总RNA提取与cDNA合成
•     1.2.3 qPCR 候选基因与引物设计
•   1.3 数据处理与分析
• 2 结果与分析
•   2.1 低温胁迫下叶片的相对电导率变化和半致死温度
•   2.2 对可溶性蛋白含量的影响
•   2.3 对可溶性糖含量的影响
•   2.4 对游离脯氨酸含量的影响
•   2.5 对丙二醛含量的影响
•   2.6 对SOD和POD活性的影响
•   2.7 6种木兰科植物的抗寒性评价
•     2.7.1 各生理指标与LT50之间的相关性分析及抗寒关键生理指标的筛选
•     2.7.2 6种木兰科植物的抗寒性评价及聚类分析
•   2.8 低温胁迫下HSP90和WRKY33基因的差异表达分析
• 3 讨论
•   3.1 叶片相对电导率及其低温半致死温度与抗寒性
•   3.2 叶片渗透调节物质含量与抗寒性
•   3.3 叶片丙二醛含量和抗氧化酶活性与抗寒性
•   3.4 抗寒相关调节基因HSP90和WRKY33与抗寒性
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李瑞雪,金晓玲,胡希军,汪结明,罗峰,张方静

关键词: 木兰科,生理响应,抗寒性,基因表达

来源: 生态学报 2019年08期

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学

单位: 中南林业科技大学,湖南科技大学,中南林业科技大学湖南省环境资源植物开发与利用工程技术研究中心

基金: 林业公益性行业科研专项(201404710),湖南省“十二五”重点学科(风景园林学)(湘教发[2011]76号)

分类号: Q945.78;Q943.2

页码: 2883-2898

总页数: 16

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