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利用转录组测序技术鉴定紫花苜蓿根系盐胁迫应答基因 总被引:1,自引:0,他引:1
盐害是影响紫花苜蓿生产力的主要非生物因素之一,鉴定控制这一复杂性状的基因将为苜蓿育种计划提供关键信息。为揭示紫花苜蓿在盐胁迫下基因表达谱的变化,以紫花苜蓿Millennium为材料,对正常培养(WT_CK1)和盐胁迫(WT_N1)条件下的2个样品根系进行转录组分析,同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对部分关键基因的表达特点进行验证。结果表明,紫花苜蓿根系在250 m M Na Cl胁迫72 h时,共检测到31 907个基因表达量发生了改变,2 758个基因的表达量差异达到2倍以上,包括199个转录因子,其中1 338个表达量上调,1 420个表达量下调,这些差异表达基因功能主要涉及次生代谢、代谢途径、激素代谢及信号转导和植物病原菌互作等。qRT-PCR分析表明,6个随机选择的基因在胁迫前后的表达特点与表达谱测序结果一致。综上,紫花苜蓿根系对盐胁迫响应是一个多基因参与、多个生物代谢过程反应协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式。此外,本研究候选了一系列胆汁酸:Na+共转运蛋白、晚期胚胎发生富集蛋白、谷胱甘肽-s-转移酶基因和转录因子等与紫花苜蓿盐胁迫相关的应答关键基因,为揭示紫花苜蓿耐盐分子机制奠定了基础。 相似文献
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以南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)30 d苗龄的实生苗为实验材料,分析正常培养和250 mmol/L NaC1处理72 h后叶片中的蛋白表达变化,以期从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿适应盐胁迫的分子机制.采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿叶片响应盐胁迫的差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能的耐盐潜在靶标蛋白.结果表明,共鉴定3 712个定量蛋白,417个表达量有显著差异的蛋白质(变化倍数≥1.2,P≤0.05),其中包含291个表达上调的蛋白,126个表达下调的蛋白.按照基因本体(Gene Ontology,GO)分类体系,对差异蛋白归类分析,揭示其亚细胞定位和分子功能.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、吞噬体、脂肪酸代谢和光合作用等(P<0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)<0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到光合作用(7%)、信号传递(3%)、防御(2%)、碳水化合物代谢(11%)、氨基酸代谢(7%)、脂类代谢(5%)、其它代谢(7%)、蛋白质合成、加工与降解(18%)、细胞结构、分裂和细胞骨架(3%)、抗氧化物(6%)、能量产生与转运(7%)、膜和胞内运输(7%)及未知功能蛋白类(16%).差异表达蛋白中与抗氧化物、能量产生与转运、防御和信号传递及代谢等相关的蛋白表达量总体上调,而与蛋白质合成、加工与降解和光合途径相关蛋白表达量总体下调.研究发现,细胞色素P450、PSⅡ放氧增强蛋白、磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶、甘露糖-6-磷酸还原酶、海藻糖-6-磷酸合酶、天冬氨酸转氨酶、E3泛素连接酶和H+-ATP酶C亚基蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,能有效地筛选出南方型紫花苜蓿叶片响应盐胁迫差异表达蛋白,这些差异表达蛋白可能在紫花苜蓿耐盐调控过程中发挥重要作用,该研究为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制提供理论依据. 相似文献
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基于iTRAQ质谱分析技术筛选南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白 总被引:3,自引:0,他引:3
为了从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)适应盐胁迫的分子机制,本研究以30 d苗龄的南方型紫花苜蓿实生苗为材料,分析正常培养和250 mmol/L NaCl处理72 h后根中的蛋白表达变化,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能耐盐潜在靶标蛋白.同时,选择5个差异表达蛋白进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证.结果表明,共鉴定3 857种定量蛋白,534种差异蛋白(变化倍数≥1.2,P<0.05),其中表达上调的281种,表达下调的253种.基因本体(Gene Ontology,GO)分子功能提示这些差异性蛋白主要参与转运活性、催化活性和酶调控活性.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢和核糖体等(P< 0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)< 0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到信号传递(8.99%)、抗氧化物(7.68%)、防御(5.61%)、蛋白质合成、加工和降解(14.79%)、能量产生与转运(5.81%)、代谢(26.97%)、膜与胞内运输(5.62%)和细胞结构、分裂和细胞骨架(2.06%)等.差异表达蛋白中与信号传递、抗氧化物和防御等相关的蛋白表达量总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调.qRT-PCR实验发现,mRNA与蛋白质表达水平并不一致.研究发现组氨酸磷酸转移蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、h类硫氧还蛋白、蛋氨酸亚砜还原酶基因、鸟苷二磷酸(guanosine diphosphate, GDP)解离抑制因子、脂质转移蛋白、β-1,2-木糖基转移酶和H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.本研究采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,有效地筛选出南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制奠定了坚实的基础. 相似文献
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吴慧玲 《农业生物技术学报》2011,(5)
高盐是限制棉花生长和生产力的主要因子。研究报道,植物响应高盐主要是由参与离子和渗透压平衡信号、解毒和生长调节等途径来控制的,同时植物对渗透胁迫的应答还影响脱落酸(ABA)的代谢和信号传导途径、盐胁迫和干旱胁迫是紧密相关的。植物遭遇盐胁迫的时候,根部是最敏感的,在受到盐胁迫的棉花幼苗中,根的长度和鲜重减少的程度远远大于子叶下胚轴。 相似文献
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为了解黄秋葵抗南方根结线虫相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究受南方根结线虫侵染后黄秋葵种质12C2转录组基因的差异表达。结果表明,接种南方根结线虫18 h后,从接种和未接种的黄秋葵种质12C2根尖中共获得71.49 Gb有效数据,Q30碱基百分比均达到94.0%以上。共获得2 318个差异表达基因(DEGs),包括1 156个上调基因,1 162个下调基因,其中功能注释基因2 202个。根据unigene库序列进行GO、KOG和KEGG注释,细胞壁代谢相关基因——内切葡聚糖酶基因家族、聚半乳糖醛酸酶基因家族、葡聚糖内-1,3-β葡糖苷酶基因家族和果胶裂解酶基因家族下调表达,植物激素代谢相关基因——生长素响应蛋白基因、生长素流入运输载体基因下调表达,茉莉酸合成酶基因上调表达,调控相关基因表达的WRKY和MYB转录因子基因家族上调表达,参与植物细胞的膜联蛋白基因家族上调表达,植物细胞周期蛋白基因家族下调表达。本研究结果为开展黄秋葵抗南方根结线虫基因组学和分子生物学研究奠定了基础。 相似文献
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利用盆栽试验研究了NaCl胁迫条件下AM真菌对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)植株生长及生理特征的影响。结果显示:随土中加入NaCl浓度增高(0%,0.5%,1.0%),与未接菌紫花苜蓿相比,接种AM真菌显著(P<0.05)促进紫花苜蓿生长,并使其可溶性糖、可溶性蛋白及根系脯氨酸累积量增加。1.0%NaCl接种AM真菌处理下根系鲜重(28.1 mg)为0%NaCl未接种下的1.27倍;不同盐处理接种AM真菌植株丙二醛含量均低于对照株;1.0%NaCl浓度下接种AM菌植株叶片及根系脯氨酸含量分别为对照株的0.82,1.41倍。表明AM真菌在胁迫环境下不仅可促进植株生长发育及渗透调节物质的积累,还可维持植物体丙二醛含量较低水平,降低植株遭受盐胁迫,推测叶片与根系脯氨酸对ABA依赖程度不同而导致其脯氨酸含量不同。 相似文献
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为获取干旱胁迫状态下ABC转运蛋白家族相关基因,以抗旱性强的野生大豆为试验材料,浇灌20%PEG 6000模拟干旱胁迫,分别在干旱处理0、 6、12、24和48 h后取叶片提取RNA进行转录组测序;以GO、KEGG和NR三大数据库注释的结果为基础,再以ABC转运蛋白为关键词进行筛选。结果表明,共获得337条ABC转运蛋白相关序列,包括8大亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG和ABCI)。差异表达分析结果表明,共有182条表现差异表达。GO注释到的差异表达基因多数为嘌呤核苷酸分解过程,KEGG注释到的差异表达基因分布在5个亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD和ABCG)。对NR数据库有注释的168条差异表达基因进行进化分析,结果表明ABCE、ABCF、ABCG家族与ABCI11为一类,ABCB、ABCC家族与ABCI10为一类,ABCA、ABCD家族与ABCI19为一类。本研究为进一步研究野生大豆干旱胁迫下ABC转运蛋白抗旱基因提供了一定的理论依据。 相似文献
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为了明确突变体小麦穗型变化的分子机制,对源自扬辐麦4号的穗型突变体sui1进行表型分析,并在不同的穗生长阶段(孕穗期T1、灌浆期T2),对突变体sui1与野生型的穗轴节和穗下节进行转录组分析。结果发现,相较于野生型,突变体的穗轴节、穗下节长度变短,株高降低,赤霉病发病程度加重。转录组分析结果表明,相同时期穗下节差异表达基因多于穗轴节,相同组织孕穗期差异表达基因多于灌浆期,筛选出差异表达基因2 526个,其中上调基因890个,下调基因1 636个;对差异表达基因进行基因本体论(GO)分类发现,不同组织的分子功能注释基因在两个时期富集相同,大部分集中在三磷酸腺苷(ATP)结合上;差异表达基因京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析结果发现,植物-病原体互作通路富集基因最多,不同时期生物中的碳固定通路富集因子最高,不同组织光合作用-天线蛋白通路富集因子最高;对差异表达基因进行植物-病原体互作通路基因筛选,筛选出相关基因160个,其中防御反应基因63个(39%),蛋白激酶活性基因21个(13%),二磷酸腺苷(ADP)结合基因18个(11%),推测这些基因可能对小麦突变体sui1穗轴节及穗型... 相似文献
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[目的]针对内蒙古西部地区草地土壤盐碱化,选择盐碱土壤的主要成分NaCl和Na_2SO_4配成混合盐溶液进行室内发芽试验,筛选适合当地种植的耐盐苜蓿品种,为内蒙古西部盐碱草场的苜蓿种植提供理论依据。[方法]将NaCl和Na_2SO_4按摩尔浓度1∶1,用蒸馏水配成含盐量0.0%,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%,1.8%,2.0%共11个梯度盐溶液,对25个苜蓿品种进行发芽试验,测定种子发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数,进行耐盐类型的划分。[结果]轻度盐分胁迫(0.2%和0.4%盐浓度)促进了苜蓿种子发芽,提高了种子的发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数;不同苜蓿品种间种子发芽的适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度差异较大。多数苜蓿品种的种子发芽适宜盐浓度是0.0%~0.6%,半致死盐浓度为0.8%,中草3号高达1.4%;极限盐浓度在1.0%~2.0%。[结论]综合聚类分析和种子发芽指标的表现得出,中草3号、新苜2号品种表现出较强的耐盐性,属于耐盐品种,magnumV-wet、赤草1号耐盐性较差,属盐敏感品种 相似文献
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为研究2种紫花苜蓿(Medicagosativa L.)“阿迪娜”(耐盐基因型)和“秘鲁”(敏盐基因型)在盐胁迫处理下的生理特性与耐盐机理,采用150mmol/LNaCl胁迫处理2种紫花苜蓿幼苗,分别测定盐处理前和处理后2,4,6,8,16h的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、相对含水量(RWC)和叶绿素(Chl)含量。结果表明:2种紫花苜蓿的过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和丙二醛含量在盐胁迫下总体呈上升趋势,脯氨酸含量和相对含水量表现出相反的趋势。叶绿素含量在盐胁迫前期稳定不变,但在胁迫后期显著性下降;2种紫花苜蓿的相对含水量和叶绿素含量的变化趋势与植株表型变化相对应。主成分分析表明,过氧化氢酶和丙二醛的贡献率最大,能更好地为苜蓿耐盐机理及分子育种研究提供理论依据。 相似文献
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紫花苜蓿铝胁迫抑制消减文库的构建和初步分析 总被引:5,自引:0,他引:5
为了分离和鉴定铝诱导基因,以紫花苜蓿小冠品种为对象,以经过40μM铝离子胁迫的紫花苜蓿幼根为实验方,未胁迫的为驱赶方,用抑制消减杂交法(SSH)构建了一个紫花苜蓿铝胁迫消减文库。菌落PCR显示插入片段在250bp到1200bp之间,文库质量良好。通过对文库阳性克隆随机测序和BLASTX分析表明,文库中包含了许多在铝胁迫中发挥作用的基因,涉及到抗氧化作用、信号的传导、发育和能量代谢等多种生理过程,比如过氧化物酶、钙依赖蛋白激酶、蔗糖转化酶、蛋白磷酸脂酶调节因子等。而且许多EST序列与其他生物性和非生物性胁迫诱导相关。为了解紫花苜蓿的耐铝机制和抗性相关基因的克隆奠定了基础。 相似文献
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基于南疆地区1989—2012年的社会,经济统计数据应用一元线性回归模型和协调度分析法,采用1990年,2000年,2010年3期Landsat TM,ETM+、ALOS/AVNIR-2数据作为数据源,提取城市和耕地面积信息,分析南疆地区城市化水平和耕地资源的变动情况、相关性以及协调性,找出城市化水平和耕地资源的互动关系,有助于为当地政府城市规划和进一步发展提供参考依据。结果表明:(1)近24a南疆地区处于城市化较慢的发展时期,其中城市化水平最高的是库尔勒市,较高的有阿克苏市、喀什市、和田市,最低的是阿图什市;(2)库尔勒、阿克苏、喀什等城市的耕地面积出现增长趋势,阿图什市和和田市耕地面积呈递减趋势;(3)1989—2012年南疆地区耕地资源与城市化水平的协调关系逐渐向良性发展,从1990年的不协调变了2012年的基本协调,说明研究期间南疆地区城市化水平与耕地资源协调度各年份的变化均不一致。 相似文献
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Alfalfa (Medicago sativa L.) yield and nutrient contents may be affected under salinity condition. Thus, this experiment was conducted to determine the effect of three salinity levels (60, 120, and 180 mM NaCl) on shoot and root dry weights, and mineral contents of three alfalfa cultivars. With the increasing salinity levels sodium (Na) and magnesium (Mg) contents increased; but potassium (K), nitrogen (N), phosphorous (P), calcium (Ca), zinc (Zn), and copper (Cu) contents and root and leaf weights decreased; however, changes in these traits depended on cultivar and salinity level. However, Rehnani, a tolerant cultivar, had the lowest Na and Mg contents and the highest K, N, P, Ca, Zn, and Cu contents and dry weights under all of the salinity levels. Moreover, leaf dry weight and leaf P content had the highest correlation with salt tolerance suggesting that these traits may be used as a marker for selecting salts that are tolerant among genotypes in alfalfa. 相似文献
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以宁南半干旱黄土丘陵区3年生、7年生、11年生、19年生,以及7年生上坡、中坡、下坡苜蓿地为研究对象,分析了苜蓿地0—5m土壤干层及土壤养分的消长规律。研究结果表明:(1)坡位与种植年限均对土壤水分产生影响,上坡苜蓿地0—5m土壤平均含水量为6.34%,显著小于中坡和下坡;不同旱作年限苜蓿地0—5m土壤含水量排序为:3年生>7年生>19年生>11年生;土壤干燥化指数SDI排序为:上坡>中坡>下坡;3年生>7年生>19年生>11年生,土壤干燥化程度随着土层深度的增加而减弱。待苜蓿老化后土壤水分可以得到恢复,土壤干燥化程度降低,但这一过程需要较长的时间。(2)在土壤旱化过程中,随着坡位的下降,苜蓿地0—100cm层土壤平均有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾含量增加;随着土层深度的增加,土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷下降。随着苜蓿旱作时间的延长,土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、全磷、速效磷含量呈下降的趋势;待苜蓿老化严重时,土壤有机质、全氮开始逐渐积累,但仍然处于低水平状态。 相似文献
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为探索河套灌区不同盐分土壤苜蓿生长的适宜水分展开盆栽试验,设置3个水分水平、3个盐分水平和1个对照处理CK,监测不同水盐处理苜蓿现蕾期至初花期土壤贮水变化量、品质及产量。结果表明:(1)相同盐分条件下,植株株高、地上生物量、地下生物量、耗水量及干草产量随灌水量的增加而增大,但苜蓿的增产效应明显降低;相同水分条件下,随盐分增加,苜蓿耗水量及地下生物量整体呈现先增大后减小的变化趋势。土壤含盐量超过3 g/kg,土壤中剩余水分显著增加,且随灌水量增加逐渐增加。(2)土壤含盐量1~3 g/kg,水分胁迫有利于提高苜蓿粗蛋白含量;其中低水处理粗蛋白含量均显著高于中水及高水处理(p0.05);含盐量3~4 g/kg,盐分改变水分胁迫阈值,中水处理粗蛋白含量显著高于低水与高水处理(p0.05)。盐分与水分胁迫下,植株体内氨基酸含量增加,其中F_3W_1处理氨基酸含量最大,为20.90%。对各游离氨基酸及粗蛋白含量进行相关性分析,其中甘氨酸、蛋氨酸与粗蛋白相关性不显著;其他氨基酸与粗蛋白均呈显著正相关(p0.05)。(3)土壤盐分1~2 g/kg,苜蓿的水分利用效率随灌水量增加而降低,土壤盐分超过2 g/kg,苜蓿水分利用效率随灌水量呈现先增大后减小趋势。土壤含盐量1~2 g/kg,水分70%~75%θ_f,干草产量增加,水分利用效率提高;土壤含盐量2~3 g/kg,水分70%~85%θ_f,水分利用效率提高干草产量减小,但差异不显著;土壤含盐量3~4 g/kg,水分85%θ_f以上,苜蓿干草产量增加。该研究结果初步可为盐渍化农田苜蓿种植及合理灌溉提供理论依据。 相似文献
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不同盐胁迫条件下微生物菌剂对土壤盐分及苜蓿生长的影响 总被引:2,自引:1,他引:2
为研究微生物菌剂对盐碱土的改良效果以及筛选较为耐盐的苜蓿品种,通过室外盆栽试验,研究了不同盐胁迫下微生物菌剂对土壤盐分和苜蓿生长状况的影响,并探讨了盐胁迫微生物菌剂苜蓿品种三者之间的交互作用。结果表明:微生物菌剂对020cm土壤脱盐率有显著影响,与不加菌剂处理相比脱盐率提高9.04%;盐胁迫对不同苜蓿品种生物量有显著影响,表现为随盐胁迫的增加生物量下降;不同苜蓿品种之间的耐盐性差异显著,其中劳博品种最为耐盐,保定次之,三得利最差。因此,盐胁迫下微生物菌剂、耐盐苜蓿品种对于降低土壤盐分以及促进苜蓿生长具有良好调控效果。 相似文献
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采用改进的内梅罗综合指数法计算得出的不同年限苜蓿地土壤综合肥力指数研究,结果表明:苜蓿地表层(0—20 cm)土壤综合肥力指数范围在0.623~0.794,土壤肥力水平介于一般水平和贫瘠状态,不同年限苜蓿地表层(0—20 cm)土壤综合肥力指数呈:CK > 6 a > 2 a > 8 a > 3 a > 20 a > 10 a。说明宁南黄土丘陵区旱作苜蓿粗放经营(只刈割,不培肥),导致土壤综合肥力指数日趋下降。因此,在苜蓿经营过程中,有必要进行土壤培肥,在苜蓿退化严重时,可以通过轮作培肥等措施提高土壤肥力。 相似文献