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四倍體刺槐關鍵抗性機制研究 版權信息
- ISBN：9787030674999
- 條形碼：9787030674999 ; 978-7-03-067499-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
四倍體刺槐關鍵抗性機制研究 本書特色
四倍體刺槐是從韓國引進的優良樹種，主要以抗旱、耐鹽、生長迅速為特點，國內很多學者已經針對其抗逆性進行了研究。 本書作者對四倍體刺槐研究領域較為熟悉，在本書中對該樹種的研究問題思路進行了深入剖析，對不同的觀點和研究結論也進行了一些比較及總結，相信可以為四倍體刺槐的進一步深入研究提供一定的思路和見解。
四倍體刺槐關鍵抗性機制研究 內容簡介
本書主要針對四倍體刺槐的研究進行綜合撰寫，主要包括四倍體刺槐的快繁方法及遺傳分析、鹽脅迫下四倍體刺槐的基因表達及蛋白質組學分析、鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體的響應機制、鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體的響應機制、鹽脅迫下刺槐的生理和分子響應以及茉莉酸處理對提高耐鹽性作用的研究。
四倍體刺槐關鍵抗性機制研究 目錄
目錄
第1章四倍體刺槐研究概述1
1.1四倍體刺槐抗逆性方面的研究1
1.2四倍體刺槐組培快繁技術方面的研究2
1.3四倍體刺槐的應用性研究進展5
1.4四倍體刺槐其他方面的研究6
第2章四倍體刺槐組培快繁技術14
2.1植物組培快繁技術及RAPD和石蠟切片技術概述14
2.2四倍體刺槐的關鍵組培快繁技術25
2.3組培快繁技術的主要影響因素篩選29
2.4結論37
第3章鹽脅迫下四倍體刺槐的基因表達39
3.1cDNA-AFLP技術與植物耐鹽性研究進展39
3.2鹽脅迫下四倍體刺槐的cDNA-AFLP技術48
3.3鹽脅迫下四倍體刺槐關鍵基因的變化特點55
3.4鹽脅迫下四倍體刺槐關鍵基因的作用63
第4章鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組學分析69
4.1蛋白質雙向電泳技術及鹽脅迫下蛋白質的表達特點69
4.2鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組學分析的關鍵技術80
4.3鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組表達的特點83
4.4鹽脅迫下四倍體刺槐的關鍵蛋白91
第5章鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體的響應機制95
5.1鹽脅迫下植物葉綠體及其蛋白質的變化特點95
5.2鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體變化特點研究的關鍵技術100
5.3鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體蛋白質組表達特點105
5.4鹽脅迫下葉綠體關鍵蛋白的變化特征117
第6章鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體的響應機制123
6.1鹽脅迫下植物線粒體及其蛋白質的變化特點123
6.2鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體研究的關鍵技術126
6.3鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體蛋白質組表達特點131
6.4鹽脅迫下線粒體關鍵蛋白的變化特征145
第7章鹽脅迫下四倍體刺槐的生理和分子響應以及茉莉酸處理對提高耐鹽性作用的研究150
7.1鹽脅迫下植物激素的研究進展150
7.2鹽脅迫下四倍體刺槐激素變化特征研究的關鍵技術152
7.3鹽脅迫下茉莉酸調節四倍體刺槐抗鹽性的特點162
7.4鹽脅迫下MeJA對四倍體刺槐抗鹽性的生理生化調節184
第8章高濃度（0.5%）CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體的響應機制187
8.1高濃度CO2對植物葉綠體和線粒體影響的研究進展187
8.2高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體響應研究技術189
8.3高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體的變化特征193
8.4高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體關鍵變化特征211
第9章四倍體刺槐凝集素基因TRpL1耐鹽堿功能研究216
9.1植物凝集素研究進展216
9.2四倍體刺槐凝集素基因TRpL1研究的關鍵技術218
9.3四倍體刺槐凝集素基因TRpL1的功能研究234
9.4討論248
參考文獻250
第1章四倍體刺槐研究概述1
1.1四倍體刺槐抗逆性方面的研究1
1.2四倍體刺槐組培快繁技術方面的研究2
1.3四倍體刺槐的應用性研究進展5
1.4四倍體刺槐其他方面的研究6
第2章四倍體刺槐組培快繁技術14
2.1植物組培快繁技術及RAPD和石蠟切片技術概述14
2.2四倍體刺槐的關鍵組培快繁技術25
2.3組培快繁技術的主要影響因素篩選29
2.4結論37
第3章鹽脅迫下四倍體刺槐的基因表達39
3.1cDNA-AFLP技術與植物耐鹽性研究進展39
3.2鹽脅迫下四倍體刺槐的cDNA-AFLP技術48
3.3鹽脅迫下四倍體刺槐關鍵基因的變化特點55
3.4鹽脅迫下四倍體刺槐關鍵基因的作用63
第4章鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組學分析69
4.1蛋白質雙向電泳技術及鹽脅迫下蛋白質的表達特點69
4.2鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組學分析的關鍵技術80
4.3鹽脅迫下四倍體刺槐葉片的蛋白質組表達的特點83
4.4鹽脅迫下四倍體刺槐的關鍵蛋白91
第5章鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體的響應機制95
5.1鹽脅迫下植物葉綠體及其蛋白質的變化特點95
5.2鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體變化特點研究的關鍵技術100
5.3鹽脅迫下四倍體刺槐葉綠體蛋白質組表達特點105
5.4鹽脅迫下葉綠體關鍵蛋白的變化特征117
第6章鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體的響應機制123
6.1鹽脅迫下植物線粒體及其蛋白質的變化特點123
6.2鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體研究的關鍵技術126
6.3鹽脅迫下四倍體刺槐線粒體蛋白質組表達特點131
6.4鹽脅迫下線粒體關鍵蛋白的變化特征145
第7章鹽脅迫下四倍體刺槐的生理和分子響應以及茉莉酸處理對提高耐鹽性作用的研究150
7.1鹽脅迫下植物激素的研究進展150
7.2鹽脅迫下四倍體刺槐激素變化特征研究的關鍵技術152
7.3鹽脅迫下茉莉酸調節四倍體刺槐抗鹽性的特點162
7.4鹽脅迫下MeJA對四倍體刺槐抗鹽性的生理生化調節184
第8章高濃度（0.5%）CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體的響應機制187
8.1高濃度CO2對植物葉綠體和線粒體影響的研究進展187
8.2高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體響應研究技術189
8.3高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體的變化特征193
8.4高濃度CO2下四倍體刺槐葉綠體和線粒體關鍵變化特征211
第9章四倍體刺槐凝集素基因TRpL1耐鹽堿功能研究216
9.1植物凝集素研究進展216
9.2四倍體刺槐凝集素基因TRpL1研究的關鍵技術218
9.3四倍體刺槐凝集素基因TRpL1的功能研究234
9.4討論248
參考文獻250
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四倍體刺槐關鍵抗性機制研究 節選
第1章四倍體刺槐研究概述 1.1 四倍體刺槐抗逆性方面的研究 四倍體刺槐是從韓國引進的優良樹種，主要以抗旱、耐鹽、生長迅速為特點，國內很多學者已經針對其抗逆性進行了研究。四倍體刺槐的抗逆性多集中在抗鹽和耐旱兩個方面。例如，張怡（ 2005）設置了模擬自然干旱和土壤逐漸干旱兩種處理，以普通二倍體刺槐為對照，研究了三個品種的一年生組培苗與抗旱性相關的生理生化指標的差異。結果表明：干旱脅迫下，四倍體刺槐具有較大的生物量，尤其是飼料型四倍體刺槐能保持較優的根冠比和載葉量。兩個四倍體品種的水分利用效率（ WUE）無論在哪種干旱處理方式下都顯著優于二倍體，說明在同等供水條件下，四倍體品種有較大生物量的產出。穩定碳同位素組成與生物量相關性較好，可以作為篩選指標。同時，在干旱脅迫下，四倍體刺槐能保持較高的光合效率。此外，為了擴繁種苗，還針對四倍體刺槐進行了不同外植體的培養基篩選（表 1-1）。 表 1-1 四倍體刺槐不同外植體的培養基篩選 注：“—”表示未提及。 6-BA為細胞分裂素 6-芐基腺嘌呤； NAA為萘乙酸；IAA為吲哚-3-乙酸；IBA為吲哚-3-丁酸；MS為植物基本培養基； WPM為木本培養基 溫陽等（ 2006）利用引進的飼料型四倍體刺槐在內蒙古呼和浩特進行栽培，并在內蒙古中部的半干旱區山地、黃土溝壑區、鹽堿覆沙地等 3種不同立地類型造林，進行了 4年抗寒、抗旱、抗病蟲害、生長適應性等一系列大田觀察測定，同時對該樹種進行了抗旱特性分析，結果表明：飼料型四倍體刺槐具有較強抗逆特性，內蒙古半干旱區山地是適宜其種植的立地類型。采用抗旱造林技術，可以栽培四倍體刺槐，進一步說明了其適應地區較為廣泛，而且在風沙較大、干旱程度較為嚴重的內蒙古地區仍然有較強適應性。 盡管四倍體刺槐具有一定程度的耐鹽性，但是為了進一步提高四倍體刺槐的耐鹽性，有研究者對四倍體刺槐進行了抗鹽基因的轉化。例如，王文強（ 2003）為了進一步提高四倍體刺槐的耐鹽性，利用基因工程對四倍體刺槐進行了進一步的耐鹽性改良，從而提高了四倍體刺槐的耐鹽、抗旱能力，主要方法是在已建立的四倍體刺槐高頻組培再生體系基礎上，進行了農桿菌介導的甜菜堿醛脫氫酶基因（BADH）的轉化研究，在組培條件下進行了轉基因植株的耐鹽性檢測，并對轉基因植株進行了 NaCl抗性試驗，結果表明： BADH基因在轉基因植株中得到了表達，轉基因植株比未轉化植株具有更強的耐鹽性，同時也進一步證明了 BADH基因轉化的成功。 此外，張怡等（ 2009）在模擬自然干旱的條件下，測定了兩個四倍體刺槐品種和普通二倍體刺槐一年生組培苗的長期及瞬時水分利用效率及其穩定碳同位素組成，以探討四倍體刺槐的抗旱機制。結果表明：四倍體品種 K2、K3的長期水分利用效率在不同水分脅迫條件下都顯著高于二倍體品種 K1，它們在同等供水條件下比 K1具有更大的生物量產出； 3個材料葉片的瞬時水分利用效率均隨干旱脅迫的加劇表現出先升后降的趨勢，且脅迫處理均高于適宜水分處理。隨水分脅迫的加劇，各品種刺槐苗木葉片的 δ13C顯著升高；K2、K3的 δ13C在各水分條件下均高于 K1；各材料葉片的 δ13C與其水分利用效率有良好的正相關性，可以作為篩選高 WUE刺槐品種的指標。 王建國等（ 2010）根據銀川市的鹽堿地、干旱荒漠地面積大的特征，同時在這些地段存在造林難度大，成活率低、保存率更低，樹木成活了也不易健康生長的弊端，因此增大了造林成本，認為引種馴化耐鹽堿、耐干旱、抗病蟲的樹種對于提高造林成活率意義重大。銀川市林業技術推廣站于 2004年引進中天楊、碧玉楊、蘇柳 172、四倍體刺槐，利用其速生、易繁殖、適應性強等特點在鹽堿、干旱、荒漠地帶造林，經過觀測，所引樹種已經適應了銀川市的立地條件和氣候條件，尤其是四倍體刺槐的 5個無性系（分為用材型和飼料型兩類）。 1.2 四倍體刺槐組培快繁技術方面的研究 四倍體刺槐根萌蘗性較強、根系發達，自身含有豐富的根瘤菌，可提升土壤內有機質含量、改良土壤、形成土壤團粒結構，還具有耐低溫、耐貧瘠、速生豐產特性，在治理沙漠化、防風固沙、水土保持和綠化上具有優勢，而且屬于優質蜜源植物，有利于促進地方養蜂業發展，經濟效益和生態效益顯著。但是四倍體刺槐存在扦插繁殖困難的問題，因此需要進行組培以提高其繁殖率，所以研究四倍體刺槐的組培快速繁殖技術，是對其進行大量推廣應用的前提。也就是說，為確保優良四倍體刺槐品種的快速繁殖，對其進行組織培養、加強快繁的研究具有重要的實際意義，可進一步增加推廣面積，發揮四倍體刺槐的生態價值。 其中，飼料型四倍體刺槐是由北京林業大學于 1997年從韓國引入中國的刺槐優良無性系，主要是利用人工誘導二倍體刺槐（ 2n）體細胞加倍（ 4n）選育而成。四倍體刺槐的葉片表現為寬大肥厚、蛋白質含量較高、柔嫩多汁、適口性較好，可作為優良的飼料樹種，發展畜牧業。同時，其耐干旱瘠薄、適應性強、生物量大、萌蘗性強、根系發達、根瘤可固氮的特性較為突出，可以作為水土保持、防風固沙、改良土壤、營造飼料型灌木林的優良樹種；發展飼料型四倍體刺槐對加快中國林業生態建設、促進畜牧業及飼料加工業的發展具有重要的現實意義。自飼料型四倍體刺槐引入我國以來，很多國內學者對四倍體刺槐的經濟性狀、關鍵造林育苗技術、主要組織培養技術和重要的遺傳轉化技術方法等方面進行了廣泛的研究，特別是在組培技術研究方面做了大量工作，且這些工作主要集中在對莖尖、側芽以及葉片等器官組培技術的研究上。 因此，長時間以來針對四倍體刺槐的組培研究已有了較多報道。其中，進行組培快繁技術研究，選擇合適的外植體是關鍵，其次是增殖培養基和生根培養基的篩選。以下針對四倍體刺槐的這三個方面進行綜合論述。 郭軍戰等（2002）以四倍體刺槐 2個無性系為材料，研究了四倍體刺槐不同外植體與不同消毒方法對離體組織培養的影響，試驗結果表明：室內水培枝和室外枝條的中下部均可作為離體培養的良好材料，外植體昀佳長度為 1.0～2.0cm；用 70%乙醇溶液消毒 30s后，再用 0.1% HgCl2消毒 8～10min，消毒效果昀好，但是由于 HgCl2毒性較大，因此在應用時應該加以防護和注意。 張怡等（ 2009）于 2004年春季刺槐芽萌發前，剪取當年生枝條，放入人工氣候箱內水培。培養條件為：溫度 28℃、相對濕度 70%～90%、光照強度 3000lx；水培期間每天換水。剪取枝條上新長出的 2～3cm帶腋芽莖段作為外植體。用毛筆蘸藥皂水輕輕刷洗外植體，流水沖洗 1h后用體積分數為 70%的乙醇溶液表面消毒 30s，立即用適量有效氯含量為 0.5%的 NaClO溶液滅菌 4～5min，然后用無菌水沖洗 5～6次。將滅菌的外植體接種到含 30g/L蔗糖和 6g/L瓊脂的 MS培養基（ pH5.8）上，每瓶 1個外植體，置于溫度（ 25±2）℃、相對濕度約 60%、光照強度3000lx、光照時間 14h的環境中。結果發現：培養 1周后四倍體刺槐無性系 K2和 K3外植體的污染率分別為 6.7%和 3.3%，成活率均達 90%；外植體的滅菌致死率分別為 3.3%和 6.7%。可見：通過水培催芽得到的 K2和 K3的嫩芽及帶芽莖段，由于污染率低且萌發啟動快而成為昀佳外植體。從環保角度考慮，選擇有效氯含量為 0.5%的 NaClO溶液替代 HgCl2，配合體積分數為 70%的乙醇溶液作為消毒劑，外植體的滅菌效果良好。 黃立華和朱虹（2009）于 4月中旬，在遼寧省干旱地區造林研究所的良種刺槐引種栽培基地內，剪取速生型和飼料型四倍體刺槐的較嫩且帶腋芽莖段。先將莖段剪成長 15cm左右，然后將其放入加有洗衣粉的洗滌液中浸泡 10min，用毛刷細致刷洗莖段和腋芽，再用自來水沖洗 2～3h。將外植體移入超凈工作臺，放入 75%乙醇溶液中消毒 1min，用無菌水沖洗 3次。繼而以 0.1%的氧化汞表面消毒12min，無菌水沖洗 5次。取出一莖段將其放在經過高溫滅菌的吸水紙上，吸干表面水分后，在無菌紙上將其剪成長 1～2cm帶腋芽莖段，供接種使用。 盡管針對四倍體刺槐進行了大量的研究，但是其組培生根仍是關鍵所在。在相同的培養條件下，葉景豐和姜忠灝（ 2004）對四倍體刺槐生根情況進行了系統分析，發現：不同質量的組培瓶苗生根和生長狀況有著明顯差異。Ⅱ級苗生根率比Ⅰ級苗高 23.3%，比Ⅲ級苗高 33.3%，并且Ⅱ級苗在生根培養過程中生長健壯，而Ⅰ級苗在生根培養過程中有黃葉和落葉現象，說明無論苗過大或過小，生根效果都不理想，因此繼代培養時，當組培瓶苗達Ⅱ級苗標準時，是生根的昀佳時期。同時發現：單獨使用 NAA誘導生根，隨 NAA濃度的增加，生根率和有效根指數分別由 50%和 1.78下降到 23.3%和 0.89。說明 NAA濃度高時，對四倍體刺槐的組培苗生根有一定的抑制作用。相反，單獨使用 IBA誘導生根時，隨 IBA濃度增加，生根率和有效根指數分別由 21.7%和 2.19上升到 63.3%和 3.73。同時，劉丹梅等（2007）應用正交設計法研究了 6-BA、NAA及瓊脂等 3個因子對四倍體刺槐組培苗生根率的影響，試驗按正交表 L16（45）形成 3因素、 4水平的不同配比。試驗結果表明：昀佳的增殖培養基是 1/2MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.1mg/L+瓊脂 6g/L。 曹善東（2003）試驗篩選出的四倍體刺槐增殖培養基為：①MS+6-BA 1.0mg/L+ NAA 0.02mg/L；②MS+6-BA 1.0mg/L+IAA 1.0mg/L。生根培養基為不加任何激素的 MS培養基和 MS+NAA 0.01mg/L培養基。它們具有使四倍體刺槐組培苗生長勢好、繁殖系數高、生根早、生根數量多、根系粗壯的優點。 王莉等（ 2004）還發現：芽誘導培養形成的莖段，需要通過施加外源生長素來促進發根，但是因為生長素的“雙重作用”，即較低濃度生長素可促進生長，高濃度的情況下對生長有抑制作用，所以施加外源生長素必須注意昀適濃度的確定，以防止濃度過低或過高時影響試管苗發根時間及根系質量。同時適宜的 NAA用量，既可以促進組培苗的提早發根，又可以促進須根的形成，從而提高苗木成活率。植物離體器官的組織培養是在植物激素的調節控制下進行的，苗木常因培養基中激素的配比不同而表現出生長勢差異。除了利用葉片以及莖段進行了四倍體刺槐的組培研究之外，姜金仲等（ 2006）還利用飼料型四倍體刺槐的花器作為研究材料，進行了組培的相關研究。通過把這些不同解剖結構接種到不同激素濃度的 MS培養基上進行培養，得出了初步的趨勢性結論。 李曉青等（2008）以四倍體刺槐春季萌發的嫩枝帶芽莖段為試材制備外植體，進行組培快繁試驗。結果表明：昀佳啟動培養基為 MS+6-BA 0.5mg/L+NAA0.3mg/L，昀佳增殖培養基為 MS+6-BA 0.8mg/L+NAA 0.3mg/L，昀佳生根培養基為 1/2MS+IBA 0.5mg/L+NAA 0.1mg/L。移栽時注意遮陰和控制溫濕度，成活率達 90%。 蔣祥娥等（ 2006）對速生型四倍體刺槐進行了組織培養及健化技術的研究，在不定芽的誘導中，以 MS、1/2MS、LS、1/2LS為基本培養基，在各培養基中，以 MS+BAP①0.2mg/L+NAA 0.05mg/L的組合生長情況昀好，但隨著繼代次數的增加，其細胞分裂素要逐步降低。在生根培養中，以 1/2MS+NAA 0.05mg/L+IBA 0.01mg/L生根*好，在苗木健化中，其成活率達 73.4%。 李云（2004）通過莖段離體培養建立了四倍體刺槐無性系的微體繁殖體系。結果表明：基本培養基為 MS或 WPM培養基。BA、NAA影響芽的增殖生長，在一定的范圍內，BA對芽的增殖影響比 NAA大，而 NAA對芽的高生長影響比 B
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