油菜種子耐熱性的鑒定及分子機理研究.pdf

1、高溫對種子的保存具有負面影響，隨著全球溫度上升以及極端高溫天氣的持續(xù)頻繁出現(xiàn)，種子耐熱性直接影響著種子保存后的質(zhì)量，甚至關系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文通過研究不同溫度和時間對種子保存的影響，建立種子耐熱性的鑒定方法，并從形態(tài)學、基因組學、表觀遺傳學和蛋白組學等方面，系統(tǒng)的研究種子耐熱性的分子機制。主要結果如下:
　　1.通過研究種子在不同溫度和時間保存下生活力的變化，發(fā)現(xiàn)高溫保持3個月時種子生活力下降，下降幅度在品種間存在差

2、異，選取60℃作為種子耐熱性的鑒定溫度；明確了甘藍型、白菜型和芥菜型油菜的種子耐熱性均存在基因型差異；同時發(fā)現(xiàn)472份甘藍型油菜種質(zhì)的種子耐熱性存在豐富的遺傳變異，并從生態(tài)類型、地理分布和育成年代分析了種子耐熱性的變異規(guī)律。
　　2.對種子耐熱性的相關性狀與農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進行了相關性分析，發(fā)現(xiàn)熱脅迫后種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均與千粒重、單株產(chǎn)量、全株干重和小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關，與含油量呈極顯著正相關。
　　3.熱脅迫對油菜耐

3、熱品種和熱敏感品種的種子超微結構的影響程度不同，種子在高溫脅迫下，耐熱品種細胞結構能保持較好的完整性，而熱敏感品種細胞結構則發(fā)生了明顯變化。超高溫脅迫后，兩個品種的細胞結構都遭到了一定程度的破壞，但熱敏感品種的細胞結構相對破壞更嚴重。
　　4.利用Illumina公司開發(fā)的60K蕓薹屬SNP芯片，對472份甘藍型油菜種質(zhì)的種子耐熱相關性狀進行了全基因組關聯(lián)分析。結果發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽勢關聯(lián)到4個SNP標記位點，均位于A1染色體上；發(fā)芽速度

4、檢測到3個標記位點，分別位于A2,A6和C7染色體上。
　　5.種子經(jīng)熱脅迫后DNA甲基化水平下降，甲基化狀態(tài)發(fā)生了改變；耐熱品種和熱敏感品種在熱脅迫過程中均發(fā)生甲基化和去甲基化現(xiàn)象，發(fā)生去甲基化的條帶數(shù)多于發(fā)生甲基化的條帶數(shù)。通過相關性分析發(fā)現(xiàn)發(fā)芽勢、發(fā)芽率、下胚軸長和活力指數(shù)與雙鏈DNA內(nèi)部發(fā)生甲基化的條帶數(shù)呈負相關，而與雙鏈DNA外部發(fā)生甲基化的條帶數(shù)呈正相關。
　　6.利用iTRAQ技術對熱脅迫下種子的蛋白組學進行了

5、分析，鑒定到2515個有定量信息的可靠蛋白。根據(jù)蛋白的表達倍數(shù)和P值篩選差異表達蛋白，種子在40℃處理后的差異表達蛋白有87個，70℃處理后有99個，40-70℃處理后有88個。層次聚類分析發(fā)現(xiàn)，三種溫度處理后種子的差異蛋白表達模式相似。亞細胞定位發(fā)現(xiàn)差異蛋白分布范圍較廣，主要定位在細胞質(zhì)、細胞核、葉綠體、線粒體和質(zhì)膜上。差異表達蛋白按其功能劃分為18大類，其中包括未知功能的蛋白、翻譯，核糖體結構和生物合成、翻譯后修飾，蛋白轉角和分子伴