乙酰胆碱调控烟草幼苗盐胁迫的生理机制
发布时间：2021-12-22 17:01
盐胁迫是影响作物生长发育和产量的主要非生物胁迫因素之一。施用外源物质作为一种简易有效的途径可有效减缓盐胁迫的伤害,具有广阔的应用前景。乙酰胆碱作为人类和动物大脑中广泛存在的神经递质,在植物中也开展了相关的生理作用及机理研究,但关于外施乙酰胆碱提高植物抗逆生理作用的研究虽有报道,但不够系统深入,尤其是对耐盐性调控研究较为缺乏。因此,深入明晰乙酰胆碱减缓植物盐胁迫的效果及作用机制并加以有效利用具有重要意义。本研究以模式植物本氏烟草作为研究对象,通过水培试验模拟盐胁迫处理,研究盐胁迫诱导下烟草幼苗乙酰胆碱含量的时空分布规律;盐胁迫下外源乙酰胆碱对烟草幼苗生长、光合特性、水分代谢、叶绿素合成代谢的影响,并通过转录组分析,揭示乙酰胆碱缓解烟草盐胁迫的生理机制,为生产中施用乙酰胆碱提高作物耐盐性和抗性育种提供理论依据。主要结果如下:1.采用酶联免疫吸附法（ELl SA）检测盐胁迫下不同时段烟草幼苗根、茎、老叶和幼叶各器官的乙酰胆碱含量。结果表明,烟草幼苗各器官均检测到乙酰胆碱的存在;内源乙酰胆碱含量由高到低依次为幼叶>根>茎>老叶;随着盐胁迫时间的延长,乙酰胆碱首先在根部累积,茎...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
乙酰胆碱及胆碱能系统的发现（Zimmermann2008）
西北农林科技大学博士学位论文10体的基因尚未在植物中鉴定，但在叶绿体（Roshchina，2001）、液泡膜（GongandBisson，2002）和金黄菜豆（FluckandJaffe，1974a）和普通菜豆（HartmannandGupta，1989）的膜组分中已检测到“乙酰胆碱结合位点”。乙酰胆碱在植物中的生理作用首次在1971得到了证实，Jaffe研究表明，远距离的乙酰胆碱作为光致卟啉的主要生化信使的信号，光致敏是控制植物发育中参与光合作用的光感受器。Hartmann和Gupta（1989）提出了植物细胞中乙酰胆碱作用机制的模型（图1-2），发现乙酰胆碱在细胞内达到一定的浓度后，刺激呼吸过程和膜磷脂的分解，通过调节Ca2+通道的活性，影响细胞生长和一系列生理过程。在此模型中，Hartmann和Gupta（1989）假设外源性乙酰胆碱被外膜AChE分解。然而，可以推测，高浓度乙酰胆碱的应用和/或AChE活性的抑制（使用毒扁豆碱或可能通过红光）会导致外源乙酰胆碱在细胞内的渗透，可启动由内源乙酰胆碱控制的相同过程。Hartmann和Gupta的模型解释了乙酰胆碱和光敏色素作用之间的关系，以及乙酰胆碱在植物中的作用机制。然而，该模型几乎没有说明内源性乙酰胆碱影响其控制过程的方式。图1-2乙酰胆碱在植物中的合成及降解（HartmannandGupta1989）Fig.1-2ThesynthesisanddegradationofAChinplant1.3.3植物中乙酰胆碱的作用1.3.3.1种子萌发乙酰胆碱和乙酰胆碱酯酶可能参与调控某些植物的种子萌发和幼苗早期生长（Daneluzzi2012），乙酰胆碱影响这些生理过程的机理可能涉及调控储藏物从下胚轴向植物快速生长部位的调运。Kogtir等（1965）首次验证胆碱和乙酰胆碱对种子萌发的影响。他们证明乙酰胆碱可以调控多种植物的萌发。Tretyn等（1987）在研究乙酰胆碱及其类似物、乙酰胆碱酯酶抑制剂对不同光周期?
第一章文献综述132010;Andersetal.2010;Robinsonetal.2010；Trapnelletal.2010;Lietal.2011）；以及选择性剪接的检测（Andersetal.2012;Panetal.2008;Wangetal.2008），所有这些都彻底改变了对真核转录本的范围和复杂性的理解（Wangetal.2009）。在RNA-Seq测序过程中，生物学家在许多研究中主要关注的是组间差异表达分析。为了量化基因的表达，RNA-Seqreads需要与模式生物的参考基因组或没有参考序列的生物，使用从头组装策略重建的转录组序列进行比对。基于比对结果计算定位读数，以估计基因的相对表达水平，随后应用统计方法来检验组间差异的显著性。差异表达式分析的一般工作流程如图1-3所示。图1-3转录组测序的流程图Fig.1-3TheworkflowofdifferentialexpressionanalysisforRNA-Seqdata.盐胁迫是限制植物生长发育的主要非生物胁迫之一，严重损害了作物的产量和品质。揭示植物对盐胁迫的响应机制对培育耐盐品种具有重要意义。近年来，大量研究基于转录组学技术来分析植物响应盐胁迫的转录调控网络，如棉花（Longetal.2019）、水稻（Huangetal.2015；Zhuetal.2015）、蚕豆（Yangetal.2020）、菊芋（Zhangetal.2018）、杨树（Chenetal.2018）等。Liu等（2018）对盐处理后不同时段大豆幼苗的根系和叶片进行转录组分析，结果表明差异表达基因与植物激素信号通路，碳、氮代谢通路密切相关，发现盐胁迫后大豆幼苗光合作用减缓、糖代谢加强。Skorupa等（2016）通过对盐生植物（Betavulgarisssp.maritima）离体叶片进行盐胁迫处理，通过转录组
【参考文献】：
期刊论文
[1]盐胁迫下比拉底白刺差异表达基因的转录组分析[J]. 田林,尹丹丹,成铁龙,夏新莉,尹伟伦. 林业科学研究. 2020(01)
[2]Photosynthetic Characteristics of Flag Leaves in Rice White Stripe Mutant 6001 During Senescence Process[J]. ZHEN Xiao-hui,XU Jin-gang,SHEN Wei-jun,ZHANG Xiao-juan,ZHANG Qi-jun,LU Chuan-gen,CHEN Guo-xiang,GAO Zhi-ping. Rice Science. 2014(06)
[3]植物中褪黑素的研究进展[J]. 赵燕,王东华,赵曦阳. 西北植物学报. 2014(01)
[4]干旱胁迫对水稻形态及光合特性的影响[J]. 孙娜,封雷,王涛,王艳兴,杨玲. 安徽农业科学. 2009(16)
[5]土壤干旱对小麦旗叶和穗器官C4光合酶活性的影响[J]. 魏爱丽,王志敏,翟志席,龚元石. 中国农业科学. 2003(05)
[6]乙酰胆碱在植物根冠间信息传递中的作用[J]. 王恒彬,张蜀秋,王学臣,娄成后. 科学通报. 2003(07)
[7]Involvement of Ca2+/CaM in the signal transduction of acetylcholine regulating stomatal movement[J]. WANG Hengbin, ZHANG Shuqiu, WANG Xuechen & LOU Chenghou State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China Correspondence should be addressed to Zhang Shuqiu. Chinese Science Bulletin. 2003(04)
[8]Muscarinic acetylcholine receptor is involved in acetylcholine regulating stomatal movement[J]. WANG Hengbin, WANG Xuechen, ZHANG Shuqiu & LOU ChenghouCollege of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China Correspondence should be addressed to Wang Xuechen. Chinese Science Bulletin. 2000(03)
[9]乙酰胆碱在调节植物行为中的作用[J]. 娄成后,冷强. 生命科学. 1996(02)
博士论文
[1]硫化氢缓解红麻重金属镉胁迫功能分析[D]. 邓勇.中国农业科学院 2019
[2]外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）缓解黄瓜幼苗盐胁迫的效果及机理研究[D]. 武玥.甘肃农业大学 2018
[3]外源5-氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下草地早熟禾光合作用的调控机制[D]. 牛奎举.甘肃农业大学 2018
[4]硅对黄瓜幼苗盐胁迫损伤的缓解效应及机理研究[D]. 朱永兴.西北农林科技大学 2016
[5]油菜素内酯促进番茄体内百菌清降解中谷胱甘肽相关解毒途径的机理研究[D]. 于高波.浙江大学 2012
本文编号：3546754
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
乙酰胆碱及胆碱能系统的发现（Zimmermann2008）
西北农林科技大学博士学位论文10体的基因尚未在植物中鉴定，但在叶绿体（Roshchina，2001）、液泡膜（GongandBisson，2002）和金黄菜豆（FluckandJaffe，1974a）和普通菜豆（HartmannandGupta，1989）的膜组分中已检测到“乙酰胆碱结合位点”。乙酰胆碱在植物中的生理作用首次在1971得到了证实，Jaffe研究表明，远距离的乙酰胆碱作为光致卟啉的主要生化信使的信号，光致敏是控制植物发育中参与光合作用的光感受器。Hartmann和Gupta（1989）提出了植物细胞中乙酰胆碱作用机制的模型（图1-2），发现乙酰胆碱在细胞内达到一定的浓度后，刺激呼吸过程和膜磷脂的分解，通过调节Ca2+通道的活性，影响细胞生长和一系列生理过程。在此模型中，Hartmann和Gupta（1989）假设外源性乙酰胆碱被外膜AChE分解。然而，可以推测，高浓度乙酰胆碱的应用和/或AChE活性的抑制（使用毒扁豆碱或可能通过红光）会导致外源乙酰胆碱在细胞内的渗透，可启动由内源乙酰胆碱控制的相同过程。Hartmann和Gupta的模型解释了乙酰胆碱和光敏色素作用之间的关系，以及乙酰胆碱在植物中的作用机制。然而，该模型几乎没有说明内源性乙酰胆碱影响其控制过程的方式。图1-2乙酰胆碱在植物中的合成及降解（HartmannandGupta1989）Fig.1-2ThesynthesisanddegradationofAChinplant1.3.3植物中乙酰胆碱的作用1.3.3.1种子萌发乙酰胆碱和乙酰胆碱酯酶可能参与调控某些植物的种子萌发和幼苗早期生长（Daneluzzi2012），乙酰胆碱影响这些生理过程的机理可能涉及调控储藏物从下胚轴向植物快速生长部位的调运。Kogtir等（1965）首次验证胆碱和乙酰胆碱对种子萌发的影响。他们证明乙酰胆碱可以调控多种植物的萌发。Tretyn等（1987）在研究乙酰胆碱及其类似物、乙酰胆碱酯酶抑制剂对不同光周期?
第一章文献综述132010;Andersetal.2010;Robinsonetal.2010；Trapnelletal.2010;Lietal.2011）；以及选择性剪接的检测（Andersetal.2012;Panetal.2008;Wangetal.2008），所有这些都彻底改变了对真核转录本的范围和复杂性的理解（Wangetal.2009）。在RNA-Seq测序过程中，生物学家在许多研究中主要关注的是组间差异表达分析。为了量化基因的表达，RNA-Seqreads需要与模式生物的参考基因组或没有参考序列的生物，使用从头组装策略重建的转录组序列进行比对。基于比对结果计算定位读数，以估计基因的相对表达水平，随后应用统计方法来检验组间差异的显著性。差异表达式分析的一般工作流程如图1-3所示。图1-3转录组测序的流程图Fig.1-3TheworkflowofdifferentialexpressionanalysisforRNA-Seqdata.盐胁迫是限制植物生长发育的主要非生物胁迫之一，严重损害了作物的产量和品质。揭示植物对盐胁迫的响应机制对培育耐盐品种具有重要意义。近年来，大量研究基于转录组学技术来分析植物响应盐胁迫的转录调控网络，如棉花（Longetal.2019）、水稻（Huangetal.2015；Zhuetal.2015）、蚕豆（Yangetal.2020）、菊芋（Zhangetal.2018）、杨树（Chenetal.2018）等。Liu等（2018）对盐处理后不同时段大豆幼苗的根系和叶片进行转录组分析，结果表明差异表达基因与植物激素信号通路，碳、氮代谢通路密切相关，发现盐胁迫后大豆幼苗光合作用减缓、糖代谢加强。Skorupa等（2016）通过对盐生植物（Betavulgarisssp.maritima）离体叶片进行盐胁迫处理，通过转录组
【参考文献】：
期刊论文
[1]盐胁迫下比拉底白刺差异表达基因的转录组分析[J]. 田林,尹丹丹,成铁龙,夏新莉,尹伟伦. 林业科学研究. 2020(01)
[2]Photosynthetic Characteristics of Flag Leaves in Rice White Stripe Mutant 6001 During Senescence Process[J]. ZHEN Xiao-hui,XU Jin-gang,SHEN Wei-jun,ZHANG Xiao-juan,ZHANG Qi-jun,LU Chuan-gen,CHEN Guo-xiang,GAO Zhi-ping. Rice Science. 2014(06)
[3]植物中褪黑素的研究进展[J]. 赵燕,王东华,赵曦阳. 西北植物学报. 2014(01)
[4]干旱胁迫对水稻形态及光合特性的影响[J]. 孙娜,封雷,王涛,王艳兴,杨玲. 安徽农业科学. 2009(16)
[5]土壤干旱对小麦旗叶和穗器官C4光合酶活性的影响[J]. 魏爱丽,王志敏,翟志席,龚元石. 中国农业科学. 2003(05)
[6]乙酰胆碱在植物根冠间信息传递中的作用[J]. 王恒彬,张蜀秋,王学臣,娄成后. 科学通报. 2003(07)
[7]Involvement of Ca2+/CaM in the signal transduction of acetylcholine regulating stomatal movement[J]. WANG Hengbin, ZHANG Shuqiu, WANG Xuechen & LOU Chenghou State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China Correspondence should be addressed to Zhang Shuqiu. Chinese Science Bulletin. 2003(04)
[8]Muscarinic acetylcholine receptor is involved in acetylcholine regulating stomatal movement[J]. WANG Hengbin, WANG Xuechen, ZHANG Shuqiu & LOU ChenghouCollege of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China Correspondence should be addressed to Wang Xuechen. Chinese Science Bulletin. 2000(03)
[9]乙酰胆碱在调节植物行为中的作用[J]. 娄成后,冷强. 生命科学. 1996(02)
博士论文
[1]硫化氢缓解红麻重金属镉胁迫功能分析[D]. 邓勇.中国农业科学院 2019
[2]外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）缓解黄瓜幼苗盐胁迫的效果及机理研究[D]. 武玥.甘肃农业大学 2018
[3]外源5-氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下草地早熟禾光合作用的调控机制[D]. 牛奎举.甘肃农业大学 2018
[4]硅对黄瓜幼苗盐胁迫损伤的缓解效应及机理研究[D]. 朱永兴.西北农林科技大学 2016
[5]油菜素内酯促进番茄体内百菌清降解中谷胱甘肽相关解毒途径的机理研究[D]. 于高波.浙江大学 2012
本文编号：3546754
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