銅脅迫下小麥幼苗生長生理及幼根超微結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究.pdf

1、銅是影響作物生長發(fā)育的重金屬元素之一，研究小麥在銅脅迫下生長、生理、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄組水平的響應(yīng)，對于解析小麥?zhǔn)苤亟饘倜{迫的機(jī)理有重要的指導(dǎo)意義。本研究采用營養(yǎng)溶液培養(yǎng)法，以矮抗58為供試材料，研究不同濃度不同時間銅脅迫下，對小麥生長、生理變化的影響，結(jié)合亞顯微結(jié)構(gòu)變化和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，運用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)，探索小麥幼根受脅迫后，細(xì)胞和基因水平對重金屬脅迫的響應(yīng)。本研究主要結(jié)果如下:
　　1.銅脅迫可直接影響小麥的生長發(fā)育

2、。隨脅迫時間的延長，小麥幼苗萎蔫發(fā)黃，幼根生長也受到抑制，與對照相比根部變短變粗，無須根或須根生長點。并使小麥幼苗株高和根長都受到顯著抑制，且銅的脅迫對根部生長的抑制作用大于株高。
　　2.銅對小麥幼葉葉綠素含量、幼根根系活力、根部相對含水量及根部可溶性蛋白均有抑制作用，且隨脅迫時間的延長和銅濃度的增加，與對照相比呈極顯著性下降。POD及SOD活性隨脅迫濃度的增高而增高，整體隨脅迫時間的延長呈“先升高后降低”的趨勢。
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3、.銅對幼根細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p害，研究發(fā)現(xiàn):銅處理下的根尖細(xì)胞空泡化現(xiàn)象嚴(yán)重，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到破壞，細(xì)胞膜膜層游離;細(xì)胞核固縮及核物質(zhì)凝聚，并便隨部分核膜破裂和核仁消失或解體;出現(xiàn)細(xì)胞器消失，染色質(zhì)嚴(yán)重凝集現(xiàn)象。
　　4.對30mg/L銅及對照處理下的小麥幼根進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序和拼接，共得到115742條單一序列。經(jīng)數(shù)字基因表達(dá)量注釋和比較，共檢測到2283條差異表達(dá)基因(DEG)，其中826條為顯著上調(diào)DEGs和1457條DEGs表

4、達(dá)顯著性下調(diào)。將所有基因進(jìn)行KEGGpathway注釋，這些DEGs被注釋到到31個代謝通路中。并且DEGs通過GO功能富集，主要分布于55個GO條目中，其中代謝過程，細(xì)胞生物合成，內(nèi)部細(xì)胞器合成和陽離子綁定是富集最多的條目。
　　5.小麥幼根細(xì)胞基因的表達(dá)對銅和對照處理的響應(yīng)差異顯著?；钚匝醮x、核糖體及細(xì)胞色素外源性物質(zhì)P450受到銅的脅迫誘導(dǎo)基因表達(dá)量增加。同時，銅的脅迫抑制細(xì)胞壁、脂肪酸基因的表達(dá)，使其差異基因表達(dá)下調(diào)以及