摘 要

干旱是制约果业可持续发展的一个重要因素。干旱会造成植物体的水分缺失，当植物体内的水分减少时相应的会导致植物体内的活性氧增加，进而会导致植物体产生氧化胁迫损伤，影响植物体正常的生长。因此，为提高苹果在干旱条件下的应对能力，必须了解其应对旱情时的工作机制。ABA是一种植物在应对干旱胁迫的一种重要的激素，是植物体应对干旱的重要保障。经前人研究报道，植物叶片细胞中 ABA 通过调节某些渗透调节物质进而调节叶片细胞的渗透势。当植物受到干旱胁迫时，添加外源 ABA 能提高植物体内抗氧化酶活性、减少活性氧的积累，并且植物体内的渗透调节等物质的含量受ABA影响较大，因此，添加外源ABA可以较大的提高植物体的抗旱性。

本试验通过对寒富苹果进行PEG预处理、干旱及复水处理，研究寒富苹果叶片的生理及分子响应，主要研究结果如下：

1. 通过研究PEG预处理对水分胁迫下寒富苹果叶片的生理响应，发现PEG处理浓度越高，寒富苹果叶片的水势、叶绿素含量越降低，丙二醛、活性氧含量以及抗氧化酶活性越高，对寒富苹果叶片正常生理代谢的破坏作用越明显；而在相同PEG浓度处理下的寒富苹果叶片，随着时间的延长，其水势、叶绿素含量呈下降趋势，丙二醛、活性氧含量呈上升趋势，抗氧化酶活性呈先上升后下降的趋势，表明干旱程度越重，寒富苹果受到的伤害越重；寒富苹果在一定时间内对干旱起抵御作用，但随着时间的增加，寒富苹果的生长发育仍受到不利影响。
2. 通过研究干旱胁迫及复水下寒富苹果叶片的生理响应，发现丙二醛（MDA）、活性氧（ROS）、可溶性蛋白含量、脯氨酸（Pro）含量、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和ABA含量均随着干旱胁迫加重而显著增加，复水后迅速减少。叶绿素含量随着干旱胁迫的延长呈先上升后下降的趋势，在复水期间叶绿素含量迅速增加，但一直低于对照。这说明干旱程度的加深，严重影响寒富苹果的正常生长及代谢，复水虽然能对寒富苹果起补偿效应，但不能完全恢复到其正常状态。
3. 通过对PEG模拟干旱下寒富苹果叶片的转录组分析，共获得487903916条高质量序列（clean reads），共获得了3806个差异基因，有1419个基因在不同干旱时间内上调表达，有2387个基因在不同干旱时间下调表达。这些基因在干旱胁迫下主要富集于代谢过程和激素信号转导，筛选的5个基因：ABA受体PYL4（TU.scaf_37.191）、磷酸蛋白酶PP2C 77（evm.TU.scaf_69.7）和PP2C 24（evm.TU.scaf_98.279）、转录因子MYB14（evm. TU. scaf_ 97.67）和MYB36（evm. TU. Scaf _83.3124），经实时荧光定量PCR（qRT-PCR）其表达量与RNA-Seq 检测结果一致。
4. 通过对重度干旱下寒富苹果叶片的转录组分析，共获得257318032条高质量序列（clean reads），2238个差异基因，其中有1199个基因在重度干旱条件下上调表达，有1039个基因在重度干旱条件下下调表达。这些基因在干旱胁迫下主要富集于代谢过程及光合方面。
5. 综合两次转录组的数据信息可以看出，在重度干旱胁迫下，寒富苹果叶片中有大量基因表达，主要在以下几个方面：1）光合作用方面：部分关于光合结构细胞成分（类囊体、类囊体膜，及叶绿素和血红素合成过程中起重要作用的四吡咯结合等)的基因显著表达；2）氧化还原酶方面：大量氧化还原酶基因得到表达，很多重要的抗氧化酶活性显著下降，比如 APX、POD；3）代谢方面：在生物过程中的调控代谢过程的基因得到表达，例如碳水化合物代谢过程、葡聚糖代谢过程、纤维素生物合成及代谢的过程等；4）转录因子方面：Pkinase转录因子家族、Myb转录因子家族、PP2C转录因子家族、WRKY转录因子家族、bZIP转录因子家族等均有大量差异基因显著表达。

 

关键词：干旱；寒富苹果；转录组测序；RT-PCR

 

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