發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 08:37

　　 研究入侵植物適應(yīng)機(jī)制的生物學(xué)特性對(duì)探索其入侵機(jī)理和防控機(jī)制具有重要意義。由于入侵植物少花蒺藜草具有耐旱、耐貧瘠、抗寒、抗病蟲害等特性,在入侵地區(qū)缺少制約其生長(zhǎng)的環(huán)境條件,因此能夠迅速擴(kuò)張,破壞原有生境的生態(tài)平衡和物種多樣性;同時(shí)也給農(nóng)牧業(yè)帶來(lái)了巨大生態(tài)災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)損失。雖然近年來(lái)對(duì)該入侵雜草生物防治取得了一些研究進(jìn)展,但對(duì)其入侵的表型可塑性和快速適應(yīng)性演替機(jī)制等缺少研究,尤其對(duì)少花蒺藜草耐旱能力的分子機(jī)制研究尚未見報(bào)道。本研究,采用高通量蛋白組學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)等手段,研究少花蒺藜草耐旱性的分子機(jī)制與其入侵性的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與少花蒺藜草在高土壤水分含量(HM)生長(zhǎng)相比,中低土壤水分含量(LM和MM)處理根系中檢測(cè)到385種不同的差異表達(dá)蛋白質(zhì)(DAPs)。其中少花蒺藜草旱響應(yīng)差異表達(dá)蛋白主要涉及高生理代謝活動(dòng)(包括蛋白質(zhì)生物合成、產(chǎn)物運(yùn)輸和能量利用),類黃酮中間產(chǎn)物的積累,以及以抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)為基礎(chǔ)的活性氧清除。生理生化試驗(yàn)結(jié)果表明,中低土壤濕度條件下植株的蔗糖含量、脂肪酸含量、抗壞血酸含量和NADH/NAD+比值均有增加,但與對(duì)照組相比,木質(zhì)素和花青素的含量、肌動(dòng)蛋白水平下降,與蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)相一致。這些結(jié)果表明,在干旱和半干旱地區(qū)少花蒺藜草具有控制其耐旱能力和促進(jìn)其傳播的獨(dú)特分子機(jī)制。此外,我們以空心蓮子草為模式植物,成功建立了入侵植物的VIGS轉(zhuǎn)化平臺(tái),為深入揭示少花蒺藜草抗旱的分子機(jī)理,進(jìn)一步探索少花蒺藜草入侵機(jī)制和表型可塑性之間的關(guān)聯(lián)奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士后
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S451
【部分圖文】：

對(duì)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和降低經(jīng)濟(jì)損失有重要意義，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：??１）國(guó)內(nèi)外對(duì)抗旱基因及其抗旱機(jī)制的研究主要局限于擬南芥和模式植物和農(nóng)作物上，然而，這些植物多是非旱生植物，其抗旱特顯著且都很有限。以抗旱能力強(qiáng)的入侵植物少花蒺藜草為材料進(jìn)行研究，更易于挖掘抗旱新基因和新途徑。??２）本項(xiàng)目利用蛋白組學(xué)全面系統(tǒng)的篩選候選蛋白的優(yōu)勢(shì)，通過高通序手段，分析其干旱脅迫下基因表達(dá)差異，挖掘重要調(diào)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的關(guān)基因，為探索植物抗旱分子機(jī)制提供新策略。??０技術(shù)路線??本課題擬采取的技術(shù)路線歸納總結(jié)如下（圖），??

其中已鑒定譜圖為６４０８９個(gè)，鑒定得到的ｕｎｉｑｕｅ肽段數(shù)為１５８６７個(gè)，??總共鑒定到３４２８?jìng)�(gè)蛋白，其中２４１７個(gè)蛋白至少有兩個(gè)ｕｎｉｑｕｅ肽段，占總鑒定??蛋白的７０．５１％?（圖３ａ）。肽段長(zhǎng)度呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，主要集中在５和３１之間，??其中長(zhǎng)度為１１的肽段最多，平均肽段長(zhǎng)度為１４．５５?（圖３ｂ）。蛋白片段平均覆??蓋率為９５％的占１８．０９％?（圖３ｃ）。??１７??

的數(shù)據(jù)比對(duì)分析，并通過ＧＯ注釋、ＣＯＧ和ＫＥＧＧ代謝通路分析對(duì)鑒定到的蛋??白進(jìn)行功能注釋。結(jié)果顯示：總鑒定蛋白數(shù)量為３４２８?jìng)�(gè)，其中ＧＯ、ＣＯＧ和??ＫＥＧＧ注釋的蛋白數(shù)量分別為３２６８、２３２３和２１５１?（圖４）。??Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ?Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ??３４２８??Ｉ－?３２６８??？?－?〇３２３??§?Ｓ?２１５１??！；；１?｜??Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ?ＧＯ?ＣＯＧ?ＫＥＧＧ??圖４?ＧＯ、ＣＯＧ和ＫＥＧＧ功能注釋的蛋白數(shù)量??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ?ａｎｎｏｔａｔｅｄ?ｂｙ?ＧＯ，?ＣＯＧ?ａｎｄ?ＫＥＧＧ??為了進(jìn)一步研宄差異蛋白在三種土壤水分條件下的變化，我們進(jìn)行了熱圖??可視化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，據(jù)差異蛋白表達(dá)情況大概可分為６組，包括３個(gè)上調(diào)??組（組Ｉ，ＩＩ和ＩＶ）和３個(gè)下調(diào)組（組ＩＩＩ，?Ｖ和ＶＩ），并且在中等土壤含水量??和低土壤含水量處理中顯示出相似的蛋白質(zhì)表達(dá)水平趨勢(shì)（圖５ａ）。在生物進(jìn)??程、細(xì)胞組成和分子功能三個(gè)本體過程中，總蛋白（綠）和差異蛋白（黃）共??涉及５２個(gè)亞組。差異表達(dá)蛋白主要參與代謝過程、細(xì)胞進(jìn)程和生物進(jìn)程中的刺??激反應(yīng)，同時(shí)也參與抗氧化活性、催化活性、結(jié)構(gòu)分子活性和轉(zhuǎn)運(yùn)活性等分子??功能（圖５ｂ）。??１９??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張志新;章愷;田迅;;干旱與灌溉生境下少花蒺藜草生物構(gòu)件的特征[J];草業(yè)科學(xué);2012年12期

2 徐軍;李青豐;王樹彥;龐瑞雨;;少花蒺藜草開花習(xí)性與種子萌發(fā)特性研究[J];中國(guó)草地學(xué)報(bào);2011年02期

3 張志新;田迅;;干旱和灌溉條件下少花蒺藜草分株生物量分配特征[J];草業(yè)科學(xué);2011年02期

4 呂林有;趙艷;王海新;王巍;;刈割對(duì)入侵植物少花蒺藜草再生生長(zhǎng)及繁殖特性的影響[J];草業(yè)科學(xué);2011年01期

5 李育材;;我國(guó)林業(yè)有害植物危害現(xiàn)狀及防控對(duì)策[J];中國(guó)森林病蟲;2009年05期

6 邱月;莊武;曲波;董淑萍;高明和;蘭希平;;少花蒺藜草遼寧省分布現(xiàn)狀、存在問題及防控建議[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展;2009年03期

7 王維升;侯國(guó)友;王宇飛;李翠芹;;外來(lái)有害雜草——疏花蒺藜草[J];植物檢疫;2006年03期

8 田美華;唐安軍;宋松泉;;沿階草種子萌發(fā)特性的研究[J];種子;2006年04期

9 可欣;張秀玲;劉柏;劉海榮;;彰武縣少花蒺藜草發(fā)生情況及防除技術(shù)[J];雜糧作物;2006年01期

10 耿宇鵬,張文駒,李博,陳家寬;表型可塑性與外來(lái)植物的入侵能力[J];生物多樣性;2004年04期

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1 王志新;光梗蒺藜草（Cenchrus calyculatus Cav.）生物學(xué)特性的初步研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2881992