油菜種子耐熱性的鑒定及分子機(jī)理研究.pdf

1、高溫對(duì)種子的保存具有負(fù)面影響，隨著全球溫度上升以及極端高溫天氣的持續(xù)頻繁出現(xiàn)，種子耐熱性直接影響著種子保存后的質(zhì)量，甚至關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文通過研究不同溫度和時(shí)間對(duì)種子保存的影響，建立種子耐熱性的鑒定方法，并從形態(tài)學(xué)、基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)和蛋白組學(xué)等方面，系統(tǒng)的研究種子耐熱性的分子機(jī)制。主要結(jié)果如下:
　　1.通過研究種子在不同溫度和時(shí)間保存下生活力的變化，發(fā)現(xiàn)高溫保持3個(gè)月時(shí)種子生活力下降，下降幅度在品種間存在差

2、異，選取60℃作為種子耐熱性的鑒定溫度；明確了甘藍(lán)型、白菜型和芥菜型油菜的種子耐熱性均存在基因型差異；同時(shí)發(fā)現(xiàn)472份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)的種子耐熱性存在豐富的遺傳變異，并從生態(tài)類型、地理分布和育成年代分析了種子耐熱性的變異規(guī)律。
　　2.對(duì)種子耐熱性的相關(guān)性狀與農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)熱脅迫后種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均與千粒重、單株產(chǎn)量、全株干重和小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與含油量呈極顯著正相關(guān)。
　　3.熱脅迫對(duì)油菜耐

3、熱品種和熱敏感品種的種子超微結(jié)構(gòu)的影響程度不同，種子在高溫脅迫下，耐熱品種細(xì)胞結(jié)構(gòu)能保持較好的完整性，而熱敏感品種細(xì)胞結(jié)構(gòu)則發(fā)生了明顯變化。超高溫脅迫后，兩個(gè)品種的細(xì)胞結(jié)構(gòu)都遭到了一定程度的破壞，但熱敏感品種的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相對(duì)破壞更嚴(yán)重。
　　4.利用Illumina公司開發(fā)的60K蕓薹屬SNP芯片，對(duì)472份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)的種子耐熱相關(guān)性狀進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽勢(shì)關(guān)聯(lián)到4個(gè)SNP標(biāo)記位點(diǎn)，均位于A1染色體上；發(fā)芽速度

4、檢測到3個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)，分別位于A2,A6和C7染色體上。
　　5.種子經(jīng)熱脅迫后DNA甲基化水平下降，甲基化狀態(tài)發(fā)生了改變；耐熱品種和熱敏感品種在熱脅迫過程中均發(fā)生甲基化和去甲基化現(xiàn)象，發(fā)生去甲基化的條帶數(shù)多于發(fā)生甲基化的條帶數(shù)。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、下胚軸長和活力指數(shù)與雙鏈DNA內(nèi)部發(fā)生甲基化的條帶數(shù)呈負(fù)相關(guān)，而與雙鏈DNA外部發(fā)生甲基化的條帶數(shù)呈正相關(guān)。
　　6.利用iTRAQ技術(shù)對(duì)熱脅迫下種子的蛋白組學(xué)進(jìn)行了

5、分析，鑒定到2515個(gè)有定量信息的可靠蛋白。根據(jù)蛋白的表達(dá)倍數(shù)和P值篩選差異表達(dá)蛋白，種子在40℃處理后的差異表達(dá)蛋白有87個(gè)，70℃處理后有99個(gè)，40-70℃處理后有88個(gè)。層次聚類分析發(fā)現(xiàn)，三種溫度處理后種子的差異蛋白表達(dá)模式相似。亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)差異蛋白分布范圍較廣，主要定位在細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、葉綠體、線粒體和質(zhì)膜上。差異表達(dá)蛋白按其功能劃分為18大類，其中包括未知功能的蛋白、翻譯，核糖體結(jié)構(gòu)和生物合成、翻譯后修飾，蛋白轉(zhuǎn)角和分子伴