5-氨基乙酰丙酸和阿魏酸緩解干旱脅迫以及茉莉酸甲酯緩解低溫脅迫時黃瓜基因組DNA甲基化變化.pdf

1、干旱和低溫是蔬菜栽培過程中常見的逆境因子，由于現(xiàn)在世界上很多地方都存在干旱現(xiàn)象，很多蔬菜栽培基地都受到低溫影響，因此探明干旱與低溫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。 本實驗報告了外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)和阿魏酸(FA)緩解黃瓜幼苗干旱脅迫以及茉莉酸甲酯(MeJA)緩解黃瓜幼苗低溫脅迫的機制，分別研究了這三種外源藥物在干旱或低溫脅迫下對黃瓜幼苗的生長指標、葉片超微結(jié)構(gòu)、抗氧化酶以及基因組DNA甲基

2、化的影響，并分離了干旱或低溫脅迫下外源ALA、FA或MeJA誘導(dǎo)的DNA甲基化差異片段，并進一步對這些差異片段進行克隆、測序和序列分析。
　　 本文從宏觀、微觀、生理和分子水平上揭示外源ALA和FA緩解黃瓜干旱脅迫以及外源MeJA緩解黃瓜低溫脅迫的機制，為外源ALA、FA或MeJA在黃瓜抗旱或抗低溫生產(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制提供參考。具體研究結(jié)果如下:
　　 (1)外源ALA和FA緩

3、解干旱脅迫以及外源MeJA緩解低溫脅迫時對黃瓜幼苗生長指標、抗氧化酶及相關(guān)指標的影響
　　 實驗中，干旱脅迫和低溫脅迫分別導(dǎo)致“粵秀三號”和“津春四號”黃瓜幼苗生長指標顯著下降;外源ALA、FA或MeJA處理后再進行干旱或低溫脅迫的黃瓜幼苗中，各生長指標明顯上升。所以，干旱脅迫和低溫脅迫嚴重抑制了黃瓜幼苗的生長，而外源ALA、FA或MeJA處理緩解了干旱和低溫脅迫對黃瓜幼苗生長的抑制作用。
　　 在本實驗中，干旱和低溫脅

4、迫分別使黃瓜幼苗葉片（第二片真葉）的MDA和（或）內(nèi)源H2O2含量以及O2·-的產(chǎn)生速率高于對照。但用外源ALA、FA或MeJA預(yù)處理黃瓜幼苗后再進行干旱或低溫脅迫時，黃瓜葉片中SOD、CAT、GPX、GSH-Px、APX、DHAR、MDHAR和GR等抗氧化物酶的活性、抗氧化物AsA和GSH的含量以及脯氨酸和可溶性糖的含量都明顯升高，從而降低了葉片的MDA含量、內(nèi)源H2O2含量以及O2·-的產(chǎn)生速率。由此我們推斷，外源ALA、FA或Me

5、JA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，進而減輕了干旱或低溫脅迫對葉片膜系統(tǒng)的傷害。
　　 (2)外源ALA、FA或MeJA預(yù)處理對干旱或低溫脅迫下黃瓜基因組DNA甲基化的影響
　　 通過MSAP分析，我們發(fā)現(xiàn)干旱和低溫脅迫都對黃瓜葉片基因組甲基化水平影響不大，而外源ALA、FA或MeJA預(yù)處理卻能提高黃瓜葉片基因組去甲基化的幾率。干旱和低溫脅迫后黃瓜基因組DNA的總甲基化比率得到提高，而外源ALA、F

6、A或MeJA預(yù)處理后總甲基化比率卻有所下降。通過對DNA甲基化差異片段進行序列分析，我們發(fā)現(xiàn)干旱和低溫脅迫和外源ALA、FA或MeJA預(yù)處理誘導(dǎo)的DNA甲基化主要分布在基因組編碼區(qū)，且與黃瓜基因組具有高度的相似性。我們進一步研究了甲基化差異基因在第二片真葉、第一片真葉、根、莖和子葉中的表達量，發(fā)現(xiàn)甲基化差異基因具有組織表達特異性。亞硫酸氫鹽測序分析結(jié)果顯示，為緩解干旱和低溫脅迫，ALA、FA或MeJA預(yù)處理使得甲基化差異基因內(nèi)CpG位點