《阿特拉津胁迫对紫花苜蓿代谢组与转录组的影响研究》13000字.doc

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阿特拉津胁迫对紫花苜蓿代谢组与转录组的影响研究

目录

TOC\o1-3\h\u84121引言 1

37932材料与方法 3

244892.1供试材料 3

5552.2试剂与仪器 3

276392.3实验方法 3

187592.3.1紫花苜蓿的培养和处理 3

299962.3.2代谢产物提取和鉴定 4

108032.3.3紫花苜蓿组织中总RNA的提取和质量检测 4

52282.3.4RNA?Seq测序 5

244552.3.5基因表达量计算及统计 5

122422.3.6差异表达转录本分析 6

320803结果与分析 6

82333.1半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路上的差异代谢物和差异基因组 6

5953.2谷胱甘肽代谢通路上的差异代谢物和差异基因组 11

301173.3与活性化合物的产生和清除有关的差异基因 14

83073.4氨基酸、植物激素、酚类化合物和黄酮类化合物的变化 19

233414结论与讨论 21

23871参考文献 22

摘要：紫花苜蓿(Medicagosativa)是一种在全球范围内广泛种植的豆科苜蓿，是一种优良的豆科牧草（王鑫，2003）。阿特拉津是一种选择性内吸传导型三嗪类除草剂，其除草具有廉价性与高效特性，是世界上使用量最大的除草剂之一（弓爱君，1997）。然而残留在环境中的除草剂被作物过量吸收后，会导致植物体的代谢紊乱并造成伤害。由于土壤中阿特拉津的危害，抑制了紫花苜蓿的生长，显著降低了紫花苜蓿的产量。本研究以紫花苜蓿品种为材料，设置阿特拉津处理组和对照组，采用超高效液相色谱-四级杆质谱联用的方法，研究阿特拉津胁迫下紫花苜蓿半胱氨酸和蛋氨酸以及谷胱甘肽代谢通路中的差异代谢物；以及在阿特拉津胁迫下，紫花苜蓿体内氨基酸、植物激素、酚类化合物和黄酮类化合物的变化。采用高通量测序技术(RNA-Seq)，对紫花苜蓿的转录组进行了大规模测序，找出阿特拉津调控下上述两条代谢通路中的差异基因。结果表明：阿特拉津处理下，紫花苜蓿生长均受到明显抑制，其中共有19种化合物的含量发生了显著变化。31种酶编码的127个基因发生了上调或下调。通过分析，我们可以找到紫花苜蓿耐阿特拉津的关键调控基因和重要代谢产物，为对功能基因进行过表达提供参考，开发出具有强修复能力的紫花苜蓿，修复一些被污染的土壤和水质。

关键词：阿特拉津；紫花苜蓿；代谢组；转录组

1引言

紫花苜蓿是世界上广泛种植的一种优质豆科牧草，有“牧草之王”的美誉和二千多年的栽培历史。紫花苜蓿营养价值很高，粗蛋白、维生素和矿物质含量丰富，氨基酸的组成比较齐全，适口性好。紫花苜蓿具有广泛的生态适应性和稳定的生产力，是黄土高原地区的当家牧草，在我国农牧业生产和生态经济建设中发挥着巨大作用(蒋丽丽,孙博文,2022)。

中国开始使用阿特拉津为20世纪80年代初期，据不完全统计，中国阿特拉津的年产量大概在4.7万吨左右。由于我国是粮食生产大国，在作物种植上使用大量的阿特拉津作为除草剂。由此可以判断近几年许多国家对土壤及地下水进行监测时发现高浓的阿特拉津残留(吴佳怡,魏云飞,2023)。残留在环境中的除草剂被作物过量吸收后，会导致植物体的代谢紊乱并造成伤害，也会导致农田中严重的农药污染。污染的土壤不仅会对作物有毒害作用，其中的阿特拉津会随着土壤的淋溶作用进入地下水和地表径流，严重威胁人类健康(周博文,高志浩,2021)。

转录组学和代谢组学是当今从生理和分子水平研究逆境胁迫对植物的影响和植物对逆境胁迫的适应机制的主要方法。紫花苜蓿耐旱、耐盐的转录组学和代谢组学研究已有许多报道，从这些线索中可见但从转录组学和代谢组学水平研究紫花苜蓿对阿特拉津胁迫的分子和生理生化响应机理尚未见报道(陈嘉伟,张晓萱,2020)。植物在响应和适应阿特拉津胁迫的过程中，需要不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部的动态平衡。近年来，关于植物代谢组学的研究不断地发展，鉴于当前形势许多植物数据库被用来进行有关的查询(李明远,赵婉婷,2022)。本研究的代谢途径相关数据基于《基因组京都百科全书》数据库进行分析。转录组可以描述特定的细胞类型、组织在特定时间的RNA分子表达信息，包括mRNA以及一系列的非编码RNAs。上述结论与本研究构建的理论架构紧密相符，这在一定程度上肯定了本研究方向的正确性和重要性。该理论架构为整个研究提供了稳固的基础，而结论与其的一致性不仅体现了研究方法的严密逻辑和严谨态度，也表明了研究预设在实际应用中的适用性。通过全面收集和深入分析相关数据，本研究在特定领域内提出了创新性的观点，为同行专家及实践者提供了有