玉米苗期抗旱品種篩選及抗旱生理與分子機(jī)制研究.pdf

1、干旱是影響玉米（Zea mays L.）產(chǎn)量的主要因素之一。篩選一批抗旱性較強(qiáng)的玉米品種并深入研究其抗旱機(jī)理，對(duì)玉米抗旱栽培和育種具有重要的意義。本研究以30個(gè)西南地區(qū)大面積推廣的玉米雜交種為材料，使用模糊隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)了抗旱品種;以抗旱性有顯著差異的2個(gè)雜交種和2個(gè)自交系為材料，通過(guò)傳統(tǒng)生理指標(biāo)測(cè)定、數(shù)字基因表達(dá)譜(DGE)、蛋白定量（iTRAQ）等方法，對(duì)其抗旱的生理和分子機(jī)制進(jìn)行了深入研究。主要結(jié)果如下:
　　1.使用綜合抗

2、旱指數(shù)，篩選出8個(gè)抗旱性強(qiáng)的玉米雜交種。
　　2.引入干旱變異指數(shù)，評(píng)價(jià)出葉面積、根冠比、根系性狀（根系體積、根分支數(shù)、根長(zhǎng)）、相對(duì)電導(dǎo)率、離體葉片失水速率、脯氨酸、葉綠素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)（最大光化學(xué)效率、實(shí)際光化學(xué)效率、原初光能捕獲效率、光化學(xué)淬滅系數(shù)）對(duì)干旱脅迫較為敏感，可作為玉米苗期抗旱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　3.不同干旱脅迫強(qiáng)度下，抗性品種的苗高、葉面積呈下降趨勢(shì)，但下降幅度小于敏感品種;根冠比總體呈上升趨勢(shì)，上升幅度高

3、于敏感品種。在輕、中度脅迫后，抗性品種的干物質(zhì)積累量無(wú)明顯改變，重度脅迫后降低;敏感品種在遭受到脅迫后，干物質(zhì)重呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。
　　4.不同干旱脅迫強(qiáng)度下，玉米品種的葉綠素、最大光化學(xué)效率、原初光能捕獲效率、實(shí)際光化學(xué)效率、凈光合速率、蒸騰速率呈下降趨勢(shì)，非光化學(xué)淬滅系數(shù)呈上升趨勢(shì)。抗性品種，各性狀改變的幅度較之敏感品種為小。
　　5.不同干旱脅迫強(qiáng)度下，抗性品種的細(xì)胞膜穩(wěn)定性呈下降趨勢(shì)，下降幅度小于敏感品種;脯氨酸和S

4、OD含量呈上升趨勢(shì)，上升幅度高于敏感品種;離體葉片失水速率呈上升趨勢(shì)，上升幅度低于敏感品種。
　　6.DGE測(cè)序得到4百萬(wàn)條以上clean tag，拷貝大于100的Tag數(shù)量最多，拷貝數(shù)在5之下的Tag的種類最多。
　　7.分析天然反義轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，玉米自交系中約有50％左右的基因具有sense-antisense調(diào)控方式。干旱脅迫降低了2個(gè)玉米自交系具有反義轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的基因數(shù)目，且在相同脅迫強(qiáng)度下，抗性品種下降的幅度遠(yuǎn)大于敏

5、感品種。
　　8.采用DGE方法，篩選出不同干旱脅迫強(qiáng)度下，2自交系的差異基因。使用維恩圖進(jìn)行比較，對(duì)品種間差異基因集進(jìn)行功能和代謝通路分析。結(jié)果表明，在短期干旱脅迫下，抗性品種較之敏感品種，差異基因的分子功能在抗氧化活性上存在差異富集，生物學(xué)過(guò)程也出現(xiàn)了刺激響應(yīng)的差異富集。且抗性品種在長(zhǎng)期脅迫中具有持續(xù)清除自由基的能力。
　　9.使用維恩圖進(jìn)行比較，首次對(duì)2個(gè)不同抗旱性玉米自交系在遭受干旱脅迫1-24h期間抗旱相關(guān)和生育相

6、關(guān)基因進(jìn)行了區(qū)分。對(duì)僅與抗旱相關(guān)的基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，抗性品種適應(yīng)干旱逆境的分子機(jī)制之一是次生代謝產(chǎn)物的及時(shí)和大量合成。
　　10.采用iTRAQ方法，測(cè)序得到2466個(gè)蛋白質(zhì)。鑒定出6個(gè)在干旱脅迫下，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中差異表達(dá)的蛋白;分析表明，玉米干旱脅迫反應(yīng)與細(xì)胞分裂素信號(hào)傳導(dǎo)路徑部分重疊，干旱逆境下植物激素相關(guān)基因的不同表達(dá)模式，可能是造成不同基因型玉米間抗旱性差異的原因之一。
　　11.將mRNA和蛋白關(guān)聯(lián)分析，得到130