蒙古黄芪对干旱胁迫的响应及分子应答机制研究

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中文摘要：干旱是中国西北部面临的一个主要问题，严重影响着当地经济和生产的发展。寻找抗旱植物或研究当地植物的抗旱机制对解决干旱问题有着重要的意义。蒙古黄芪[Astragalus membranaceus Bge.var.mongolicus(Bge.) Hsiao]为重要的中药材，以根入药，目前在中国的西北部地区广泛种植。本研究以蒙古黄芪为实验材料，研究了干旱胁迫对二年生蒙古黄芪盆栽苗生长、生理生化指标及次生代谢产物积累的影响，并结合代谢组学(1H-NMR)和转录学(IlluminaHiseq2000)探究了黄芪对干旱胁迫响应的分子机制。此外，研究了适度干旱胁迫对三年生蒙古黄芪盆栽苗生长及品质的影响，研究了叶面喷施外源性水杨酸对二年生蒙古黄芪抗旱性的影响。研究结果如下: 1.在14天持续性干旱胁迫过程中，由于土壤相对含水量的降低，叶片相对含水量(RWC)和生物量均呈现不同程度降低。轻度和中度干旱时，黄芪体内一些抗氧化酶类的活性增强，渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增多。但重度胁迫时，抗氧化酶类活性减弱甚至消失。一定程度范围内的干旱胁迫，能提高黄芪甲苷，毛蕊异黄酮葡萄糖苷、芒柄花苷、毛蕊异黄酮和芒柄花素4种黄酮类成分的含量。 2.代谢组学分析表明，干旱显著地影响了代谢的过程，主成分分析(PCA)显示蔗糖、脯氨酸和苹果酸为差异代谢物，特别是脯氨酸，在重度干旱胁迫下，含量较对照增加了近60倍。重要的代谢通路，糖酵解途径、三羧酸循环、谷氨酸介导的脯氨酸合成通路、蔗糖和淀粉代谢途径均不同程度受到了干旱胁迫的影响。 3.转录组测序发现，干旱胁迫后黄芪根中大量转录本发生了变化，和对照相比较，轻度干旱、中度干旱和重度干旱分别有18，292，15，085和20，986差异表达基因，与干旱相关基因P5CS,PDH,MDH，锌指蛋白基因和细胞色素P450s相关基因在不同程度干旱胁迫下表达量不同。 4.在适度干旱胁迫下，两个不同种源黄芪的生物量均降低，但次生代谢产物黄芪甲苷，毛蕊异黄酮葡萄糖苷、芒柄花苷、毛蕊异黄酮和芒柄花素4种黄酮类成分的含量有不同程度地增加。 5.叶片喷施一定浓度水杨酸后，在干旱胁迫第10天时，抗氧化酶类活性与干旱组相比达到最大，渗透调节物质明显增多，比干旱组有更高的叶片RWC，叶片水势，叶绿素含量，更低地电解质渗透率和丙二醛含量，表明水杨酸在黄芪的抗旱性方面发挥了一定作用。

作者：

贾鑫

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关键词：

蒙古黄芪干旱胁迫栽苗生长生理生化指标次生代谢产物响应机制代谢组学转录学

授予学位：

博士

学科专业：

植物学

导师：

陈贵林

学位年度：

2016

学位授予单位：

内蒙古大学

语种：

中文

中图分类号：

Q94