大豆干旱响应环状RNA鉴定及非生物胁迫调控途径分析

"王雪松，黑龙江人，现就职于齐齐哈尔大学生命科学与农林学院，讲师，东北农业大学农学博士。研究方向为植物生理与分子生物学。

何丹，黑龙江人，现就职于齐齐哈尔大学生命科学与农林学院，讲师，韩国全南大学工学博士。主要研究开展特色生物资源中天然生物制品工艺探究和功效评价。"

1绪论

1.1干旱对大豆的影响...

1.2环状RNA简介

1.3植物环状RNA的主要特征

1.4植物环状RNA的识别与鉴定.1.5植物环状RNA的功能

1.6植物环状RNA 参与的生物学过程..1.7本书研究的目的与意义

1.8技术路线....

2材料与方法

2.1实验材料2.2实验方法

3结果与分析

3.1大豆干旱胁迫相关环状 RNA的分析

3.2gma-miR9725参与大豆干旱胁迫响应分析

3.3大豆GmAKT1基因参与植物逆境胁迫响应的研究3.4结论与展望.....

3.5创新点

4讨论

4.1大豆环状RNA作为miRNA 海绵参与抗旱响应4.2gma-miR9725参与植物非生物胁迫响应机制4.3gma-miR9725靶基因调控植物非生物胁迫机制

附录

参考文献

1绪论

1.1干旱对大豆的影响

1.1.1干旱对大豆正常生长的危害

随着经济的快速发展,全球人口不断增长,而人口膨胀会使人类对于粮食的需求快速上升,因此我们很有可能面对严重的粮食危机。水分是植物正常生长发育过程中的重要物质,在粮食生产和能源生产方面起着至关重要的作用。千旱胁迫对作物平均产量的影响高达50%以上,对作物产量和质量的影响极为显著。此外,受到气候变化的影响,水资源逐渐匮乏,导致干旱的加剧,从而引起作物的减产。气候变暖使我国南北方的干旱程度都明显加重,范围也明显增加,而且干旱持续时间较长,严重情况下一年四季都可能发生干旱。在这种情况下我国的粮食生产形势十分严峻。

大豆富含植物蛋白,可以用来制作多种食品,如豆油、酱油、豆制品等,是最重要的豆科作物。然而,千旱胁迫会显著影响大豆的出苗时间、发芽率与叶片面积,种子质量与产量也显著降低。除此之外,干旱对大豆生长发育的抑制还体现在分子、生化及生理代谢等过程中,也会对大豆的形态发育产生严重影响。因此,了解大豆的干旱响应分子机制,减轻干旱对大豆的生长抑制,提高大豆在干旱胁迫下的品质与产量，一直是众多学者的研究重点。

千旱明显抑制大豆的光合速率与蒸腾速率,并减小大豆叶片的气孔导度。若大豆在苗期受到水分胁迫会导致产量减少约20%,而开花期受到水分胁迫会导致产量减少约46%。干旱不利于大豆的生长,会引起大豆的株高降低、节数减少,也会严重抑制大豆的单株荚数和单荚粒数,从而导致地上部分生物量减少;而在对于大豆产量形成最重要的鼓粒期,由于大豆对干旱的高度敏感.干旱对鼓粒期大豆的不利影响更为显著。深人了解大豆响应干旱胁迫的机制对提高大豆的产量和品质具有重要意义。另外,水分不足会导致植物产生多种不同的生理和生化反应,如细胞渗透压增加、可溶性溶质积累量增加、胁迫相关基因的表达水平改变以及相关植物激素积累量增加等。

1.1.2干旱对大豆光合作用的影响

在干旱环境条件下,植物组织面临水分平衡失调的压力,此时光合作用会受到明显抑制,因此在干旱条件下如何维持植物的正常光合作用显得尤为重要。植物面对水分不足时会迅速关闭气孔,以避免蒸腾作用造成的进一步水分损失，这会使叶片中的C0，同化率降低,进而抑制其光合效率。研究表明,千旱胁迫下,气孔关闭,叶片吸收CO2减少,可通过对核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的受体位点进行抑制,导致叶片的净光合速率下降,或通过直接抑制光合酶以及ATP合成进而抑制光合作用。

有研究表明.水分胁迫下植物的生化变化可能也会抑制其光合速率气孔或非气孔限制都有可能造成水分胁迫下的光合速率降低。轻度缺水情况下大豆叶片水分不足,大豆叶片通过气孔调节和气孔限制来降低光合速率,以降低对光合系统的破坏;而在严重干旱胁迫下,大豆的光合器官受到损伤,失去调节气孔的能力,这时非气孔限制会破坏大豆的光合系统进而限制光合作用;重度干旱环境引起的非气孔限制会直接影响ATP合酶，导致ATP 和NADPH供应不足，也会影响电子传递与光化学效率，导致叶绿体无法正常行使功能,最终导致光合作用受限。

《大豆干旱响应环状RNA鉴定及非生物胁迫调控途径分析》一书采用新一代高通量测序技术与生理、分子相结合的实验方法，研究在非生物胁迫条件下大豆体内的新型非编码circRNA，挖掘其下游干旱响应的miRNA和mRNA，通过对circRNA-miRNA-mRNA调控途径的抗旱机制分析，探明调控干旱和盐胁迫的分子机制，对于培育抗旱、耐盐大豆新品种，解决生产中面临的非生物胁迫难题，具有重要的理论意义和实际应用价值。