本研究利用新一代高通量测序手段——转录组测序（RNA-Seq）技术，采用PE150测序策略，结合糖分在块茎、茎秆和叶片中的积累与分配情况，以期阐明盐胁迫下菊芋糖代谢变化和糖代谢相关基因的表达调控机制，进而说明盐逆境使菊芋块茎减产的内在原因。对7、8两个月菊芋的可溶性总糖进行了测量，结果显示不同浓度盐胁迫下的菊芋块茎、茎秆及叶片中可溶性糖和还原糖含量变化如下（1）菊芋块茎总糖含量在7月高盐处理时含量最高，达到了847.05 mg/g；而还原糖含量则是7月低盐环境下最高，为59.92 mg/g；（2）菊芋茎秆中总糖和还原糖含量的最高值分别出现在8月高盐和7月低盐环境下，分别为719.04 mg/g和76.52 mg/g；（3）菊芋叶片中总糖和还原糖含量的最高值则分别出现在8月低盐和高盐环境下，分别为185.45 mg/g和84.40 mg/g。转录组测序结果表明，共测得442902313 raw read pairs，经过质控，得到423231876 clean read pairs，并根据菊芋的差异组合，共鉴定出8496个差异基因。通过对差异基因的功能富集，分析发现了盐胁迫下菊芋糖代谢相关基因的表达调控机制（1）蔗糖合成酶参与了蔗糖的合成，后者在植物的生长发育、渗透调节和植物适应逆境的胁迫反应过程中都有举足轻重的作用，实验分析表明蔗糖合成酶的基因在菊芋低盐和菊芋高盐中均受胁迫诱导下调表达；（2）菊芋块茎在低盐环境下编码己糖转运蛋白 (hexose transporter) 的基因表现为下调，糖转运蛋白可以通过调节糖的转运来控制植物体内糖分的分配，当植物受到逆境胁迫时，糖转运蛋白的活动受到抑制而减少，进而影响到植物的生理活动。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 2
引言 2
1 实验材料和方法 4
1.1实验地点 4
1.2田间管理 4
1.3样品制备 4
1.4 糖分含量的测定 4
1.5 RNA提取方法 4
1.6 RNA质量检测 5
1.7 cDNA的合成 5
1.8生物信息分析 5
1.8.1 Clea *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
n reads获得 5
1.8.2 拼接组装 5
1.9数据统计分析 5
2结果与分析 5
2.1盐胁迫下菊芋可溶性糖分分析 5
2.1.1盐胁迫下菊芋块茎可溶性糖含量分析 5
2.1.2盐胁迫下菊芋茎干可溶性糖含量 6
2.1.3盐胁迫下菊芋叶片可溶性糖含量 6
2.1.4盐胁迫下菊芋产量分析 7
2.2菊芋的转录组测序分析 7
2.2.1菊芋总RNA提取结果 7
2.2.2数据初步分析 8
2.2.3 Allunigene功能注释 9
2.2.4差异表达基因的分析 13
2.2.5差异表达基因的KEGG分析 15
3 讨论 16
3.1盐胁迫对菊芋可溶性总糖含量及产量的影响 16
3.2菊芋转录组的Illumina测序和盐胁迫下差异表达 17
3.3盐胁迫下菊芋中糖代谢相关途径及关键酶基因 17
3.4盐胁迫下菊芋可溶性总糖含量与糖代谢相关途径中关键酶基因的联系 17
4 结论 18
致谢 19
参考文献 20
盐胁迫下菊芋糖代谢变化机制研究
引言
引言
土壤盐碱化制约农作物的产量和质量，这已经成为了一个影响全球的普遍性问题。全世界已有 10 亿多公顷土地不同程度的受盐渍化的危害，占全世界土地面积的7%左右，同时这个数字还在快速增长[1,2]。土壤盐渍化一方面可以归结为自然因素，如雨水中携带的 650 mg/kg 的盐分，岩石风化过程中释放出的多种可溶性盐离子等[3]。然而，造成这种想象更大的一部分原因是对土地不合理的开垦和灌溉[4]。例如在全球15亿公顷的旱地农业土壤中，有3200万公顷的土地不同程度的遭受由于灌溉导致的次级盐渍化影响[2]。我国国土广阔无垠，涵盖了各种气候类型，因此盐渍土的分布也相对比较广泛[5]。从东部沿海到西部内陆，从平原盆地到丘陵高原，盐渍土的面积高达 3700多万公顷，同时还有潜在的盐渍化土壤约1700万多公顷[6,7]。因此土壤的盐渍化也严重制约我国农业的生产和发展。
所谓的盐渍土是指土壤中含有较多的可溶性盐离子，通常当土壤溶液的电导率（EC）达到 4d s/m 或更高时土壤就可以被确定发生了盐渍化。此时土壤溶液引起的渗透压力在0.2 MPa 左右[3]。对于大多数的农作物而言，这样的浓度已经能够严重抑制植株的生长和产量。另外不同于动物，植物固着生长的特性决定了其只能被动的遭受外界各种不利的生物胁迫和非生物胁迫[8]。盐胁迫是自然环境对植物体所造成的多种非生物胁迫中，影响最广、危害最严重的[9]。因此不断盐渍化的土壤环境正在严重的影响植物尤其是农作物的产量和质量，制约农业的发展[6,10]。随着全世界人口总数的不断增长（预测到2050年全世界人口将达到96亿），对粮食的需求量也与日俱增。据统计，到2050年为了满足不断增长的人口需求，粮食产量需较目前的产量增长150 %[11,12]。一方面是急剧增长的人口对粮食需求量的增加，另一方面却是盐渍化程度的不断加深导致可耕种土地的盐渍化，使适宜农作物生长的土地逐渐减少。因此筛选和培育具有抗盐特性的农作物品种，增加盐胁迫下农作物的产量和质量以及充分利用盐渍土栽培抗盐农作物成为目前解决土壤盐渍化，实现农业可持续发展的关键。
盐生植物具备了对盐胁迫较强的适应和抵抗能力，一些盐生植物进化出了盐腺等特殊的附属结构可以将过多的盐离子排出植物体，还有一些则通过植株茎叶的肉质化积累更多的汁液来稀释和抵抗细胞中过多的盐离子[13]。然而大部分的植物尤其是农作物都是甜土植物，对盐胁迫的适应能力非常有限，因此一直以来传统的常规育种和基因工程育种一直被用于进行耐盐农作物品系的改造和培育[14]。对于甜土植物而言，高浓度的盐离子会带来渗透胁迫、离子毒害以及氧化胁迫等危害[15]。具体表现为植株光合速率的下降，水分平衡的失调，生长发育的迟缓以及氧化平衡状态的紊乱等，当盐离子的浓度过高可直接导致植株的死亡。然而从植物体自身角度出发，作为有生命的个体，其在发展进化过程中也进化出了一系列的适应和抵御机制：（1）对盐离子的跨膜转运和区隔化；（2）可溶性渗透物质的诱导合成；（3）抗氧化酶的积累和活性的提高；（4）次生代谢产物的合成与累积；（5）植物激素的代谢和信号传导等[9,16,17]。
菊芋（Helianthus tuberosus），又叫洋姜，菊科向日葵属草本植物。菊芋能适应于各种一般植物无法承受的环境条件，它耐寒、耐旱、耐盐碱、抗风沙、繁殖能力很强[1820]。菊芋块茎的主要成分是菊粉(果聚糖)，占块茎干物质含量的50%以上[21]，具有重要的经济利用价值。菊芋因为具有很强的抗逆性而生态分布广泛，同时拥有可轻简化栽培等众多优良品质，广泛应用于我国盐碱地和干旱土壤的改良。

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