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： 香根草在扑草净胁迫下的分子响应机制
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 香根草在扑草净胁迫下的分子响应机制/.张坤著/.郑毅指导 |
| 出版发行项： | 2022.6.15 |
| 载体形态项： | 134页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 植物保护学院,学号2016110028 |
| 提要文摘： | 扑草净（prometryn）是一种选择内吸传导型三嗪类除草剂，因其广谱、持效期长，被大量应用到农业生产中，特别是因其可以去除藻类而被用于水产养殖业作为水质改良剂，由于化学性质稳定，可长期存在于环境及生物体中。扑草净还是一种内分泌干扰物质，对水体环境造成严重污染，还可通过食物链直接或间接危害人体健康。因此其水体环境污染的去除和修复成了亟待解决的问题。由于湿地植物对水体污染物进行修复具有成本低、无二次污染，兼具景观和生态效益等优势，被越来越多的用于水体污染修复，而植物是污染修复的核心，香根草对有机和无机污染物都有较强的亲和力，对扑草净有较强的耐受能力，然而，其耐受及调控机理还需进一步深入探索。本研究以香根草为研究对象，研究其在不同搭配模式下对水体中扑草净的去除潜力，通过广泛靶向性代谢组学和转录组学联合探索扑草净胁迫下香根草根系和叶片的分子响应机制，主要研究结果如下。 （1）在含有5mg/L扑草净的水体中，香根草在与菖蒲的搭配种植时对扑草净的去除效率得到显著提高，同时也促进了香根草植株对扑草净的吸收。其中香根草和菖蒲生物量比为2:1时对扑草净的去除效果最佳，处理20 d时水体中的扑草净浓度仅为0.52mg/L，比单独种植香根草在去除效率上提高了2.3倍。在胁迫20d时，生物量比为2:1的处理去除了水体中57%的扑草净含量，显著高于其他处理。说明香根草对水体中的扑草净有较强的去除潜力。 （2）对香根草基因表达调控模式分析结果显示，与对照相比，扑草净胁迫下的香根草叶片和根系的差异基因主要参与了脂质代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、抗氧化代谢、植物激素信号转导等过程；根系在基因表达上的调控与叶片相比，偏重于上调碳水化合物的合成和代谢，如戊糖代谢过程中胁迫10d时与对照相比有90条相关基因呈上调表达；另一方面就是上调维持细胞结构的木质素和肌动蛋白相关基因的表达，木质素生物合成相关基因在5d时与对照相比有41条基因呈上调表达，肌动蛋白丝组装相关基因在胁迫10d时与5d相比有40条差异基因全部呈上调表达。 （3）对香根草叶片光合系统相关基因的表达分析显示，扑草净对光系统I和II的功能产生了一定影响，其中对光系统II的影响要大于光系统I；光系统II相关基因在胁迫初期就呈现出下调的变化趋势，但在胁迫至10d时基因表达下调的趋势减缓；说明香根草光合系统II的相关功能可能得到了部分修复，同时也验证了扑草净是以植物光合系统II上的受体蛋白为靶标的作用机理。 （4）香根草根系中6条植物激素信号转导通路，即生长素（AUX）、细胞分裂素（CKs）、赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）、油菜素内酯（BRs）和水杨酸（SA）等，它们通过不同的表达调控模式，作为信号分子在香根草适应扑草净胁迫过程中起到了重要作用。香根草叶片和根系启动了活性氧清除酶类相关的抗氧化保护系统，包括超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等相关酶类，相关基因在香根草受扑草净胁迫时均表现出不同程度的上调表达。其中根系中相关基因的种类比叶片中要更加丰富，表达量也更高。 （5）代谢组调控模式分析结果显示：香根草叶片中，丙酮酸、茉莉酸、五羟色胺等物质推测在抗逆过程中起主要作用，其中茉莉酸可能在胁迫后期起到防御信号终止的作用；游离氨基酸下调的数量要高于上调的数量；从代谢通路上看，精氨酸和脯氨酸代谢和植物激素信号转导可能在叶片抵御扑草净胁迫中起主要作用。香根草根系中，脯氨酸等多种氨基酸呈上调趋势，另有腐胺、丁胺、精胺等多胺类物质，及黄酮类物质如山奈酚等推测在香根草根系抗逆过程中也发挥了一定的作用；从代谢通路上看，精氨酸和脯氨酸代谢、苯丙烷生物合成和色氨酸代谢可能在根系抵御扑草净胁迫中起主要作用。 （6）联合组学分析结果显示：香根草叶片中的苜蓿素、天竺奎素、色胺、奎宁、腐胺等代谢物，植物根系中的刺槐素、短叶松素、色胺、腐胺、丁胺、香豆素、苯甲脒、乙酸等代谢物被证实与植物胁迫中活性氧清除等抗逆基因在表达量上呈正相关调控关系。香根草叶片和根系中富集到较多差异代谢物和差异基因的通路有谷胱甘肽代谢通路、苯丙烷生物合成通路、类黄酮生物合成通路和硫胺素代谢通路（叶片）和烟酸和烟酰胺代谢通路（根系）。 综上所述，香根草对水体中的扑草净有较强的去除潜力，扑草净主要破坏了香根草光合系统II的部分功能，进而影响植物氧化磷酸化水平，期间会产生大量的活性氧从而对植株产生氧化胁迫，香根草根系和叶片则通过植物激素信号转导通路及不同的信号小分子进行胁迫信号的传递，从而启动了活性氧清除相关酶类不同种类的基因进行植物体内过量活性氧的清除。通过基因和代谢共表达模式分析，提出谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成等通路为扑草净体内的关键调控途径，这2条通路上基因表达量和代谢物分泌量上的变化对于控制香根草在扑草净胁迫下体内的活性氧水平，稳定植物生长发育有重要作用。 |
| 并列题名： | Molecular Response Mechanism of Vetiver under Prometryn Stress eng |
| 题名主题： | 香根草 扑草净 修复潜力 胁迫 响应机制 学位论文 |
| 中图分类： | Q945.78-533 |
| 个人名称等同： | 张坤 著 |
| 个人名称次要： | 郑毅 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20230524 |