水分胁迫下外源脱落酸提高甘蔗抗旱性的机理研究

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1、分类号UDC学学校代码10593学号1031401002彦商火肇，，-q位论文水分胁迫下外源脱落酸提高甘蔗抗旱性的机理研究李长宁专业名称作物栽培学与耕作学学院名称农学院指导教师李杨瑞教授申请学位级别博士论文提交日期2012年6月论文答辩日期2012年5月25日学位授予日期答辩委员会主席杨清辉教授论文评阅人叠叠论文评阅人角砑广西大学学位论文原创性和使用授权声明IlIIIIIIIIIIIUllIIlY2408503本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广

2、西大学或其它单位的学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均己在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：口保密，在年解密后适用授权。囡不保密。(请在以上相应方框内打“√”)论文作者签名：亏黼，指导教师签名：彳粕沈作者联系电话：18775392577日期：2细／

3、2．-．多．衫日期加，切‘，彳电子邮箱：lcn560@163．com厂。西大学博士学位论文水分胁迫下外源脱落酸提高甘蔗抗罩性的机理研究水分胁迫下外源脱落酸提高甘蔗抗旱性的机理研究摘要甘蔗是中国第一大糖料作物，甘蔗糖占我国食糖总产量90％以上，而我国甘蔗种植面积80％以上为丘陵旱地，蔗区农业水利条件较差，降水不均衡，土壤保水能力差，每年都面临不同程度干旱威胁。选育抗旱性强、水分利用率高的甘蔗品种是我国甘蔗糖业可持续发展的重要保证，但由于甘蔗遗传背景复杂，通过常规杂交育种方法进行甘蔗遗传改良所需周期比较长，亟需其它辅助手段解决甘蔗抗旱性问题。本研究选用甘蔗品种桂糖21号(GT21)，比较在进行水

4、分胁迫和胁迫加喷施外源脱落酸(ABA)处理条件下，甘蔗叶片内相关生理生化变化及其与抗旱性的关系，运用基因芯片比较两处理条件下差异表达基因异同并筛选ABA诱导基因，对ABA合成及信号转导过程关键基因进行克隆及表达分析，主要研究内容和结果如下：1．以GT21为材料，研究水分胁迫及胁迫加叶面喷施ABA对甘蔗内源ABA含量及相关生理生化指标的影响，结果表明，干旱及干旱加外施ABA条件下，甘蔗内源ABA含量水平上升，但干旱加ABA处理增幅更显著，甘蔗叶片相对含水量随着胁迫加剧而逐渐下降，外施ABA能提高甘蔗保水能力。水分胁迫下，甘蔗叶内脯氨酸、可溶性蛋白、H202、丙二醛(MDA)含量增加，ABA处理

5、能使渗透调节物质含量处于更高水平，并降低MDA含量，缓解其积累给细胞带来的伤害。水分胁迫及ABA处理均能提高GT21叶片中IAA含量而降低GA含量。ABA处理能防止叶绿素降解并对干旱引起的最大光能转化效率(R／R)、最大光化学效率(Fv'／Fm’)、光系统II实际量子效率(PS2)下降有明显缓解作用。在干旱条件下，H202积累伴随着抗氧化系统相关酶CAT、GPX、GR和APX活性提高，ABA处理能进一步提高上述酶活性而使活性氧清除能力得到增强，表明在干旱条件下，外施ABA处理能增强甘蔗抗氧化防护系统，从而提高其抗旱性。2．以已发表的NCED蛋白序列保守区域为模板，设计简并引物，运用RT-PC

6、R方法，从GT21中克隆得到NCED基因序列表达标签后，采用RACE．PCR技术，扩增出该基因全长cDNA序列并命名为SoNCED。序列分析表明SoNCED全长2521bp，广西大掌博士学位论文水分胁迫下外源脱落酸提高甘蔗抗旱性的机理研究包含长度为1827bp的开放阅读框，编码608个氨基酸，推导氨基酸序列分子量65．9kDa，等电点6．04，聚类分析表明其与玉米和高梁等同属C4植物的NCED进化关系较近。生物信息学分析表明，SoNCED的N末端有典型叶绿体转运肽结构，组成其基本二级结构的0【．helices、13-strands、13-propeller、与铁离子结合起催化作用的组氨酸位点

7、，0【．helices结构中富含疏水氨基酸残基等，性质高度保守。实时荧光定量PCR分析结果表明，25％PEG．6000模拟干旱胁迫处理、对照加ABA及干旱加ABA处理下，GT21叶片及根系SoNCED都随着02-产生速率升高表达量显著上升，并与ABA含量增长具有协同效应，表明SoNCED参与甘蔗叶片及根系内源ABA合成调控。3．应用安捷伦4×44K基因芯片研究水分胁迫及胁迫加叶面喷施ABA对甘蔗基因表达的影响