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文檔簡介
1、干旱是影響玉米(Zea mays L.)產(chǎn)量的主要因素之一。篩選一批抗旱性較強(qiáng)的玉米品種并深入研究其抗旱機(jī)理,對玉米抗旱栽培和育種具有重要的意義。本研究以30個(gè)西南地區(qū)大面積推廣的玉米雜交種為材料,使用模糊隸屬函數(shù)法評價(jià)了抗旱品種;以抗旱性有顯著差異的2個(gè)雜交種和2個(gè)自交系為材料,通過傳統(tǒng)生理指標(biāo)測定、數(shù)字基因表達(dá)譜(DGE)、蛋白定量(iTRAQ)等方法,對其抗旱的生理和分子機(jī)制進(jìn)行了深入研究。主要結(jié)果如下:
1.使用綜合抗
2、旱指數(shù),篩選出8個(gè)抗旱性強(qiáng)的玉米雜交種。
2.引入干旱變異指數(shù),評價(jià)出葉面積、根冠比、根系性狀(根系體積、根分支數(shù)、根長)、相對電導(dǎo)率、離體葉片失水速率、脯氨酸、葉綠素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)(最大光化學(xué)效率、實(shí)際光化學(xué)效率、原初光能捕獲效率、光化學(xué)淬滅系數(shù))對干旱脅迫較為敏感,可作為玉米苗期抗旱性的評價(jià)指標(biāo)。
3.不同干旱脅迫強(qiáng)度下,抗性品種的苗高、葉面積呈下降趨勢,但下降幅度小于敏感品種;根冠比總體呈上升趨勢,上升幅度高
3、于敏感品種。在輕、中度脅迫后,抗性品種的干物質(zhì)積累量無明顯改變,重度脅迫后降低;敏感品種在遭受到脅迫后,干物質(zhì)重呈現(xiàn)明顯下降趨勢。
4.不同干旱脅迫強(qiáng)度下,玉米品種的葉綠素、最大光化學(xué)效率、原初光能捕獲效率、實(shí)際光化學(xué)效率、凈光合速率、蒸騰速率呈下降趨勢,非光化學(xué)淬滅系數(shù)呈上升趨勢。抗性品種,各性狀改變的幅度較之敏感品種為小。
5.不同干旱脅迫強(qiáng)度下,抗性品種的細(xì)胞膜穩(wěn)定性呈下降趨勢,下降幅度小于敏感品種;脯氨酸和S
4、OD含量呈上升趨勢,上升幅度高于敏感品種;離體葉片失水速率呈上升趨勢,上升幅度低于敏感品種。
6.DGE測序得到4百萬條以上clean tag,拷貝大于100的Tag數(shù)量最多,拷貝數(shù)在5之下的Tag的種類最多。
7.分析天然反義轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),玉米自交系中約有50%左右的基因具有sense-antisense調(diào)控方式。干旱脅迫降低了2個(gè)玉米自交系具有反義轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的基因數(shù)目,且在相同脅迫強(qiáng)度下,抗性品種下降的幅度遠(yuǎn)大于敏
5、感品種。
8.采用DGE方法,篩選出不同干旱脅迫強(qiáng)度下,2自交系的差異基因。使用維恩圖進(jìn)行比較,對品種間差異基因集進(jìn)行功能和代謝通路分析。結(jié)果表明,在短期干旱脅迫下,抗性品種較之敏感品種,差異基因的分子功能在抗氧化活性上存在差異富集,生物學(xué)過程也出現(xiàn)了刺激響應(yīng)的差異富集。且抗性品種在長期脅迫中具有持續(xù)清除自由基的能力。
9.使用維恩圖進(jìn)行比較,首次對2個(gè)不同抗旱性玉米自交系在遭受干旱脅迫1-24h期間抗旱相關(guān)和生育相
6、關(guān)基因進(jìn)行了區(qū)分。對僅與抗旱相關(guān)的基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),抗性品種適應(yīng)干旱逆境的分子機(jī)制之一是次生代謝產(chǎn)物的及時(shí)和大量合成。
10.采用iTRAQ方法,測序得到2466個(gè)蛋白質(zhì)。鑒定出6個(gè)在干旱脅迫下,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中差異表達(dá)的蛋白;分析表明,玉米干旱脅迫反應(yīng)與細(xì)胞分裂素信號傳導(dǎo)路徑部分重疊,干旱逆境下植物激素相關(guān)基因的不同表達(dá)模式,可能是造成不同基因型玉米間抗旱性差異的原因之一。
11.將mRNA和蛋白關(guān)聯(lián)分析,得到130
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