高溫下葡萄糖對黃瓜DNA甲基化的影響及幾個甲基化差異基因的表達(dá)研究.pdf

1、高溫、弱光、干旱、低溫等是蔬菜栽培過程中常見的逆境因子，這些逆境因子嚴(yán)重影響蔬菜的產(chǎn)量。黃瓜是我國主要栽培蔬菜之一，露地栽培和溫室栽培時常會受到逆境脅迫，因此探明逆境脅迫對植物生長的影響以及緩解脅迫的方法對植物的栽培和生長具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)報告了外源葡萄糖緩解黃瓜幼苗干旱及高溫脅迫的機(jī)制，分別研究了外源葡萄糖在干旱和高溫脅迫下對黃瓜幼苗生長指標(biāo)、抗氧化酶的影響以及外源葡萄糖在高溫脅迫下對葉片超微結(jié)構(gòu)以及基因組DNA甲基化的影響，并分離

2、了高溫脅迫下葡萄糖誘導(dǎo)的DNA甲基化差異片段。然后對這些差異片段進(jìn)行克隆、測序、序列分析，并對與黃瓜基因組同源性較高的兩個基因進(jìn)行實(shí)時熒光定量分析。同時選用滲透調(diào)節(jié)因子甘露醇作為對照以探討葡萄糖在緩解干旱及高溫脅迫時所發(fā)揮的作用。本文從宏觀、微觀、生理和分子水平上揭示外源葡萄糖緩解黃瓜干旱及高溫脅迫的機(jī)制，為外源葡萄糖在黃瓜抗干旱及抗高溫生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)，并為研究其它外源物質(zhì)緩解植物逆境脅迫的機(jī)制提供參考。本課題還利用熒光定量PCR

3、技術(shù)探討了高溫下外源葡萄糖誘導(dǎo)的、弱光下過氧化氫誘導(dǎo)的、高溫下百草枯誘導(dǎo)的以及低溫誘導(dǎo)的4類甲基化差異基因在黃瓜葉片中的表達(dá)情況，為被選基因在黃瓜抗逆基因工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)，為深入闡明黃瓜對逆境脅迫的響應(yīng)機(jī)理打下基礎(chǔ)。
　　具體研究結(jié)果如下:
　　(1)外源葡萄糖緩解干旱及高溫脅迫時對黃瓜幼苗生長指標(biāo)、抗氧化酶、內(nèi)源葡萄糖、內(nèi)源果糖、蔗糖酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖中性轉(zhuǎn)化酶及抗氧化酶相關(guān)指標(biāo)的影響
　　干旱及高溫脅迫明顯抑

4、制了‘津春四號’黃瓜幼苗的生長，分別導(dǎo)致黃瓜幼苗生長指標(biāo)顯著下降;外源葡萄糖處理后再進(jìn)行干旱或高溫脅迫的黃瓜幼苗，各生長指標(biāo)明顯上升。所以，干旱及高溫脅迫嚴(yán)重影響了黃瓜幼苗的正常生長，而外源葡萄糖處理緩解了干旱及高溫脅迫對黃瓜幼苗生長的抑制作用。
　　干旱和高溫脅迫分別使黃瓜幼苗第二片葉片的MDA、內(nèi)源H2O2以及O2·-的產(chǎn)生速率高于對照組。但用外源葡萄糖預(yù)處理再進(jìn)行干旱或高溫脅迫時，黃瓜葉片中SOD、CAT、GSH-Px、AP

5、X、DHAR、MDHAR和GR等抗氧化物酶的活性、抗氧化物AsA和GSH的含量、脯氨酸和可溶性糖的含量以及蔗糖中性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖酸性轉(zhuǎn)化酶的活性均明顯升高，從而降低了葉片的MDA、內(nèi)源H2O2以及O2·-的產(chǎn)生速率。由此我們推斷，外源葡萄糖預(yù)處理提高了黃瓜葉片抗氧化酶的活性，減少了活性氧含量，進(jìn)而減輕了干旱和高溫脅迫對葉片膜系統(tǒng)的傷害。
　　(2)外源葡萄糖預(yù)處理對高溫脅迫下黃瓜基因組DNA甲基化的影響
　　對黃瓜葉片基因組D

6、NA進(jìn)行MSAP分析，其中有5條差異帶與黃瓜基因組具有高度相似性。同時，MSAP-2及MSAP-5分別與基因Csa024621、Csa024512相似性較高。
　　(3)幾個甲基化差異基因在不同處理組中的表達(dá)情況
　　高溫下葡萄糖誘導(dǎo)的甲基化差異基因Csa024621及Csa024512在高溫處理組中表達(dá)量均低于對照組，而甲基化差異基因Csa024621的表達(dá)量在葡萄糖+高溫處理組中低于高溫處理組，基因Csa024512的表

7、達(dá)量在葡萄糖+高溫處理組中高于高溫處理組。弱光下過氧化氫誘導(dǎo)的甲基化差異基因Csa020125及Csa011787在弱光處理組中的表達(dá)量均低于對照組，而在過氧化氫+弱光處理組中的表達(dá)量均高于弱光處理組。高溫下百草枯誘導(dǎo)的甲基化差異基因Csa025347在高溫處理組中的表達(dá)量高于對照組，同時百草枯+高溫處理組中的表達(dá)量比高溫處理組更高。低溫誘導(dǎo)的甲基化差異基因Csa017825及Csa010600在低溫處理的‘新泰密刺’品種中的表達(dá)量均低