茉莉酸甲酯对干旱胁迫下棉花的生理生化特性和基因表达的影响

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：茉莉酸甲酯对干旱胁迫下棉花的生理生化特性和基因表达的影响论文题目(外文)：EffectsofMethylJasmonateonphysio-biochemicalcharacteristicsandgenesexpressionofcottonunderdroughtstress研究生姓名：杨艺学科、专业：生物学研究方向：生物化学与分子生物学导师姓名职称：张富春教授论文答辩日期2015年5月26日学位授予日期2015年6月日MagisterialThesisEffectsofMethylJ

2、asmonateonphysiobiochemicalcharacteristicsandgenesexpressionofcottonunderdroughtstressMasterDegreeCandidate:YANGYiSupervisor:Prof.ZHANGFuchunXinjiangKeyLaboratoryofBiologicalResourcesandGeneticEngineering,CollegeofLifeScienceandTechnology,XinjiangUnviversity,Urumqi8300

3、46,ChinaMay,2015新疆大学硕士毕业论文摘要随着全球性的气候变化以及生态环境的恶化，土地日益沙漠化和盐碱化，伴随着水土流失及自然灾害的频繁，水资源的匮乏已成为全球面临的严峻生态问题。水资源缺乏直接影响植物的生长与发育，导致作物产量降低。茉莉酸类物质包括茉莉酸(Jasmonicacid,JA)和茉莉酸甲酯(Methyljasmonate，MeJA)及其衍生物等，是一类能够调节植物生长发育的有机物质，并且与植物的光合特性、应激及抗逆反应密切相关。研究发现外源施用JA及MeJA可以缓解胁迫对植株的损伤，有效地提高植株的抗逆境的

4、能力。本试验以新疆主栽棉花品种‘新陆早17’（XLZ17）为实验材料，研究在水盐胁迫下，外源JA或MeJA浸泡棉花种子对其萌发和种苗生化特性的影响；探讨干旱条件下外源喷洒MeJA对棉花生化特性的影响；并且克隆获得棉花茉莉酸甲酯生物合成途径中关键酶茉莉酸甲基转移酶(Jasmonicacidcarboxylmethyltransferase,GhJMT)基因，通过构建植物表达载体转化烟草；基于此采用VIGS方法沉默该基因。旨在探讨茉莉酸和茉莉酸甲酯对棉花抗逆性的调控作用。具体结果如下：(1)水、盐胁迫下经不同浓度JA或MeJA浸润种子后

5、，研究结果显示，JA和MeJA可以显著缓解水盐胁迫对棉花种子萌发的抑制，可能通过增加胁迫下种子根的水分含量，提高根的活性，增加种苗渗调物质的含量及减少胁迫造成的氧化损伤等方式进行调节。干旱胁迫下2.5μmol/LMeJA为棉花种子萌发及种苗生长的最适作用浓度，对于JA而言，0.025μmol/L为棉花种子萌发的最适作用浓度，0.25和2.5μmol/L则为种苗生长过程中促进作用最明显的浓度；盐胁迫下，对于种子萌发，0.025μmol/L的JA和0.25μmol/L的MeJA为最适的作用浓度，0.25和2.5μmol/L的JA和MeJ

6、A则为对棉花种苗生长过程中促进作用最明显的浓度。(2)2.5%PEG6000处理棉花植株后外源施加不同浓度梯度的MeJA，结果表明：2.5μmol/LMeJA处理能够使干旱胁迫下棉花的相对水含量提高22.11%，总叶绿素含量增加40.58%；棉花叶片的渗调物质（甜菜碱、可溶性糖和脯氨酸）的含量均显著增加，表现为其渗透势降低了20.29%；抗坏血酸的含量和超氧化1新疆大学硕士毕业论文物歧化酶和过氧化氢酶的活性分别提高了38.19%、28.54%和46.19%，O-2和H2O2含量降低43.71%和84.85%，丙二醛含量和相对电导率显

7、著降低，提高了棉花的抗旱能力。当同时添加水杨苷异羟肟酸MeJA的代谢抑制剂后，生理生化各项指标显示，MeJA对胁迫下植株的促进作用显著减弱甚至是植株遭受更严重的伤害。结果表明，MeJA可能通过减轻棉花的渗透胁迫及氧化损伤来缓解植株的干旱胁迫。(3)根据亚洲棉石系亚1号的转录组测序结果，克隆获得棉花‘XLZ17’的茉莉酸羧基甲基转移酶全长cDNA，命名为GhJMT。序列分析表明GhJMT基因开放阅读框为1116bp，编码371个氨基酸，保守结构域分析显示，该基因编码的蛋白具有甲基转移酶-7保守结构域，系统进化树分析显示，GhJMT与可

8、可的茉莉酸甲基转移酶在同一分支，可能定位于细胞质，为不稳定亲水性蛋白。qRT-PCR结果表明，干旱胁迫诱导GhJMT基因的表达，且在根、茎和叶表达量不同。通过构建植物表达载体pCAMBIA2300-GhJMT，采用农杆菌介导法将重组质