俄引玉米的耐寒生理及分子解析.pdf

摘要

玉米（Zeamays.L）是重要的粮食作物，在东北种植易受到低温影响，影响玉米

产量和品质，引进耐寒的种质资源有利于优良品种的选育。本项目前期引入了一批俄

罗斯玉米品种，期望通过其耐寒生理及分子解析，为玉米品种改良奠定基础，主要研

究结果如下：

1、对12个俄引玉米品种的农艺性状进行评估，e7的玉米穗长最长，e12玉米种

子百粒重最重，e10的玉米粒色为红棕色，e9玉米粒色为亮黄色。

2、经8℃处理3d和4℃处理1d，e11、e10、e9、e6、e4和e1植株受到的影

响较重，有明显黄化和萎蔫，相对电导率、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、过

氧化物酶（Peroxidase，POD）、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶（SuperOxideDismutase，

SOD）等生理指标上升较高，胁迫解除后，恢复能力较弱，e2、e3、e5、e7、e8和

e12的生理指标变化幅度较小，对低温耐受性强，恢复能力强。

3、结合表型和生理生化指标分析，筛选出耐低温品种e2和低温敏感品种e11，

在低温胁迫下从e2得到4082个和从e11得到3895个差异基因，其中上调表达基因

2099和2017个，下调表达基因1983和1878个。GO富集结果中，e2和e11的差异

基因同时富集到DNA聚合酶Ⅲ复合物、CST复合物、植物型细胞壁、膜的固有成分、

膜的组成部分、ADP结合、碳水化合物结合、醇基为入口的磷酸转移酶活性、蛋白

丝氨酸/苏氨酸激酶活性、蛋白激酶活性、蛋白磷酸化11个通路。KEGG富集结果表

示，e2和e11的差异基因同时富集到了10个途径，分别为淀粉和蔗糖代谢、果糖和

甘露糖代谢、芸苔素类固醇生物合成、酪氨酸代谢、烟酸和烟酰胺代谢、氰胺酸代谢、

甘油酯代谢、半乳糖代谢、苯丙烷/素生物合成途径、植物-病原体。

4、表达差异分析显示，共有45个差异基因参与淀粉和蔗糖代谢，其中敏感种

e11中有28个基因上调，17个在耐寒种e2中上调，通过糖类转化提高耐寒性；在e2

和e11植物激素信号转导的生长素信号转导中，29基因中有23个在e11中上调，6

个基因在e2中上调；谷胱甘肽代谢中包含37个基因，13个基因在e11中上调，24

I

个在e2中上调，通过谷胱甘肽和抗坏血酸的转化，增强抗逆性；在苯丙烷/素生物合

成途径和植物病原体相互作用中，苯丙烷/素生物合成途径包含45个基因，24个在

e11上调，21个在e2上调；57个基因参与植物病原体相互作用，25个在低温敏感种

e11中上调，32个在耐寒种e2中上调，两者相互作用保护细胞壁，增强植物抵抗力。

5、在转录因子家族分析中，有3314个转录因子共56个不同的转录因子家族，

预测到666个差异表达基因，上调的差异基因为417，占差异基因的62.61%，下调的

基因为249个，转录因子通过上调来调控低温胁迫响应。

关键词：低温胁迫，生理指标，转录组测序，分子机制

II

PhysiologicalandmolecularanalysisofcoldtoleranceinMaize

introducedfromRussian

Abstract

Maize(Zeamays.L)isanimportantfoodcrop.PlantinginNortheastChinais

susceptibletolowtemperature,whichaffectstheyieldandqualityofmaize.The

introductionofcold-tolerantseedresourcesisconducivetothebreedingofexcellent

varieties.Intheearlystageofthisproject,anumberofMaizeintroducedfromRussian

varietieswereintroduced.Itisexpectedtolayaf