秋茄对区域极端环境响应与适应的分子生态学机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 周乔 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 王友绍 |
| 关键词 | 红树植物，秋茄，纬度分布，环境胁迫，转录组学 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | Molecular Ecological Mechanisms of Kandelia obovata in Response to Regional Extreme Environment |
| 英文摘要 | 红树林被誉为“海底森林”，是分布在热带和亚热带海岸潮间带的木本植物群落，是海洋生物资源的一大宝库。温度是形成红树植物世界分布格局的主要因素，也是导致红树林沿纬度分布存在差异的重要因子。红树林处于海陆交界地带，属于生态脆弱敏感区域，全球极端气候频发势必对其产生严重的影响。秋茄（Kandelia obovata），隶属于红树科（Rhizophoraceae），秋茄属（Kandelia），是北半球分布纬度最高的红树植物。秋茄在我国分布范围很广，从福建福鼎沙埕湾到海南儋州新英港均有天然分布，但是，不同地域秋茄的生长情况并不相同。本研究选取了抗寒性较强的红树植物秋茄作为研究对象，对分布在海南、广东、广西和福建4个省份8个地域的秋茄叶片组织在转录组水平上进行了测序和分析，系统研究了温度对自然分布下的秋茄在基因表达水平上的影响，获得了多个与温度相关的差异表达基因，为红树植物对自然极端环境的响应和适应机制的研究提供了重要的基础数据。主要内容和研究成果如下：1.对福建、广东、广西和海南4个省份 8 个采样点所采集的秋茄叶片组织样本进行了转录组测序和分析。得到了高质量的序列数据26.80G，拼接得到Unigene超过14.4万个，其中共有75,698个Unigene获得了功能注释。筛选得到了大量差异表达基因，主要具有与代谢（Starch and sucrose metabolismhe、Glycolysis）、能量（Oxidative phosphorylation）、细胞修复（Non-homologous end-joining、Mismatch repair）以及光合作用（Flavonoid biosynthesis、Phenylpropanoid biosynthesis）等相关的功能，并参与多条碳代谢通路，核糖体代谢通路，植物激素信号传导通路以及氧化磷酸化和酪氨酸代谢等，同时还获得了多个与植物抗逆相关的差异表达转录因子，如NAC、MYB、WRKY等。本次测序获得的秋茄转录组数据集，为尚未公布全基因组参考序列的红树植物提供了大量的转录组参考序列，推进了红树植物基因功能的研究。2.利用Illumina Hiseq 2000高通量测序平台，对三个沿纬度梯度分布采样点的秋茄样本进行转录组测序分析，得到高质量的序列数据32.02Gb，拼接获得的Unigene超过17万个，筛选出1,187个差异表达基因，其中有69个功能基因与跨膜运输、钙离子通路、脂肪酸代谢以及脱落酸（ABA）代谢通路有关。这些基因在之前的研究中已被证实与温度变化存在一定的关系，可能在秋茄对低温环境的响应与适应的过程中发挥了重要的作用。3.对部分重要的转录因子编码基因（KoNAC、KoMYB和 KoWRKY）进行了qRT-PCR验证，结果表明RNA-seq的基因表达水平（FPKM值）与qRT-PCR中基因的相对表达量的变化趋势基本一致，说明本次研究所获得的转录组数据是可信的。不同的转录因子在不同的环境条件下表达存一定的差异，表明秋茄对环境胁迫的响应调控机制的多样性与复杂性。4.应用RACE技术克隆得到了3个秋茄转录因子编码基因的全长，分别命名为KoNAC、KoMYB和 KoWRKY，其中KoNAC全长1,805bp，包含开放阅读框1,599bp；KoMYB全长1,136bp，包含开放阅读框936bp；KoWRKY全长1,428bp，包含开放阅读框1,188bp。生物信息学分析表明这3个基因分别与各自的同类基因有较高的同源性（均在80%以上）和保守性。基因表达分析表明秋茄的这3个转录因子编码基因在不同地域环境中的表达模式基本一致，可能均参与了高纬度地区秋茄对低温胁迫响应的过程，同时这些转录因子也极有可能对除温度外的其它环境胁迫进行响应。对秋茄转录因子NAC、MYB和WRKY的基因表达模式与环境因子（温度和降雨量）之间的相关性进行分析，结果表明这3个转录因子的表达量与温度和降雨量均呈负相关，而温度与这些基因表达量的相关性更为显著，与KoMYB和KoWRKY相比，秋茄NAC转录因子对环境因子变化的响应更为明显。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18144]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周乔. 秋茄对区域极端环境响应与适应的分子生态学机制[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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