弯刺蔷薇抗寒性生理机制及转录组测序分析
弯刺蔷薇(Rosa.beggeriana)是蔷薇属(Rosa)桂味组（Sect.Cinnamomeae）的一个野生种，原产我国新疆天山地区，具有极强的越冬抗寒性，其抗寒性可以通过与现代月季品种间远缘杂交遗传;大花白木香（Rosa fortuneana）是蔷薇属木香组(Sect Banksianae)的一个人工栽培驯化品种，原产于南方杭州地区，越冬抗寒性很差。本研究以大花白木香为对照材料，通过自然越冬过程和人工模拟低温驯化处理进行弯刺蔷薇抗寒性及相关生理机制的研究，并结合人工低温驯化过程中叶片和枝条的转录组测序分析开展了初步的分子机理研究，主要结果如下: 1、自然越冬过程中，低温驯化开始于九月下旬平均气温低于10℃时，弯刺蔷薇叶片驯化能力与大花白木香相当，但枝条驯化能力和越冬抗寒性均远强于大花白木香。结合相关生理指标的变化推测弯刺蔷薇枝条越冬高抗寒性很可能是由于越冬初期其叶片制造了更多的碳水化合物，并在ABA调控下于落叶前运输至枝条中贮存为淀粉，严冬时期将淀粉水解维持渗平衡，同时较高的SOD活性也降低了膜脂过氧化损伤程度。 2、人工低温驯化处理下，与大花白木香相比，弯刺蔷薇启动低水平热耗散效率，而维持较高的光合作用来制造更多的碳水化合物，并在ABA调控下运输到枝条中，与大量积累的脯氨酸一同维持渗透平衡，使弯刺蔷薇枝条受到了较低程度的膜脂过氧化损伤，获得了较高的抗寒性。 3、弯刺蔷薇低温驯化响应的转录组测序分析发现，叶片和枝条中分别有5976(4922)和8854(7584)个基因在低温驯化24h内表达量发生了显著变化（并得到了注释），其中，叶片中3203个基因上调表达，2773个下调表达，枝条中5534个上调表达，3320个下调表达。随着处理时间的延长，叶片和枝条中差异表达基因数量均呈上升趋势，并且枝条中差异表达和差异上调表达基因均多于叶片。差异表达基因的COG注释结果发现叶片和枝条中均启动了修复，转录和信号传导响应，并且差异表达基因的KEGG代谢通路富集发现植物激素信号传导、淀粉和蔗糖代谢以及植物病原菌互作等代谢通路上的基因大量表达。
弯刺蔷薇;低温驯化;抗寒性;生理机制;转录组测序
中国农业科学院
硕士
园艺
葛红
2017
中文
S685.12
46
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）