过表达miR397对芥菜镉耐受性的影响研究

作     者：彭婷钰 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘志祥

授予年度：2024年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0902[农学-园艺学] 120405[管理学-土地资源管理] 090202[农学-蔬菜学] 

主      题：芥菜 镉胁迫 遗传转化 miR397 转录组学 

摘      要：土壤镉(cadmium,Cd)污染是广受关注的环境问题之一,植物修复是治理土壤Cd污染的有效途径。芥菜(Brassica juncea)具有富集多种重金属能力,在土壤Cd污染的修复中具有很好的应用潜力。miR397是植物中高度保守的miRNA,在调控植物对各种逆境胁迫尤其是重金属胁迫的响应中发挥重要作用。然而,miR397在芥菜响应Cd胁迫中的调控作用目前并不清楚。本文研究了过表达miR397对芥菜Cd耐受性的影响及其作用机制。研究内容如下: 以下胚轴为外植体,采用农杆菌介导法转化芥菜,经预培养、共培养、分化培养、生根培养、炼苗移栽获得再生植株,经PCR检测筛选获得过表达miR397的转基因阳性植株。 分析了Cd胁迫下过表达miR397对芥菜生物量、Cd含量与转运系数、叶片细胞活性、Cd元素的亚细胞分布、木质素含量的影响。结果显示:Cd胁迫下,转基因芥菜的生物量、地上部Cd含量、Cd转运系数以及叶片细胞活性高于野生型芥菜,地下部Cd含量和木质素含量低于野生型芥菜。转基因芥菜根系中液泡和细胞质组分中的Cd含量显著高于野生型芥菜,但细胞器和细胞壁组分中的Cd含量却显著低于野生型芥菜。这些结果说明miR397在芥菜响应Cd胁迫中具有重要的作用。 采用高通量测序分析了过表达miR397对Cd胁迫下芥菜根系基因表达谱的影响。Cd胁迫下,野生型与过表达miR397芥菜相比,共检测到1045个差异表达基因(DEGs),其中473个上调,572个下调。对其进行GO和KEGG富集分析,GO注释结果显示DEGs主要富集在过氧化氢分解代谢过程、氧化应激响应、细胞壁组织等通路。KEGG结果显示DEGs主要富集在苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、硫代葡萄糖苷生物合成等通路。并且还发现部分漆酶(Laccase,LAC)基因参与了过表达miR397芥菜响应Cd胁迫的调控作用,可能是通过降低LAC靶基因的表达从而调控LAC介导的木质素生物合成过程去影响芥菜Cd耐受性。