分享页面二维码:

植物如何应对高温胁迫——第250期学术沙龙

2019-03-19 13:57:33| 查看: 590|

3月15日晚730分,第250期学术沙龙于图书馆一楼报告厅举行,植物科学技术学院作物遗传育种专业在读博士马益赞参与此次学术沙龙,给在场四十余名师生分享了自己研究植物如何应对高温胁迫的历程。

   马益赞从高温胁迫对棉花的影响开始分享了他的科研经历。在全球变暖的大背景下,今年棉花的减产已成定局,其背后的原因在于高温使棉花花药失去了活力。实验开始之前,他问了自己三个问题:高温胁迫在花药中引起了什么样的变化?为什么会出现这样的变化?这样的变化会导致什么样的结果?马益赞发现,棉花的高温耐受性是有差异的,敏高温材料在高温下花药没有活性且不开裂,经研究发现甲基化异常对花药不利。马益赞指出,小RNA介导的DNA甲基化发生显著的变化,并且这种变化主要在启动子上。添加外源DNA甲基化抑制剂可导致小孢子不育,但与此同时花药壁却正常开裂。为什么甲基化抑制剂处理了之后,花药能正常开裂呢?马益赞查阅文献发现,生长素会影响花药的木质化。通过生长素的免疫组化实验发现仅仅通过抑制剂处理,生长素不会聚集在花药上,从而花药能正常开裂。在棉花的几个关键时期中,高温引起的异常甲基化会导致活性氧和糖代谢的紊乱,有甲基化处理的,淀粉含量减少而活性氧增加。马益赞根据高温胁迫下的小孢子不育和花药不开裂分析出了两条主要途径,指出DNA甲基化对于高温胁迫下花粉活性和花药开裂具有不同的调控作用。

   进一步地,马益赞想知道参与高温响应的关键基因是什么?为了克隆这样的基因,马益赞进行了正向遗传学的方法。他收集了218份天然材料,在湖北武汉,新疆阿拉尔,新疆吐鲁番进行了多年多点的重复试验,对高温胁迫下的蕾铃脱落,花药不开裂,花粉活性性状进行考察。他尝试了表型组的技术,采用机器学习识别花药的开裂与否,这个方法的准确率为30%左右,还没有到可应用的地步。马益赞对群体结构划分及连锁不平衡进行分析,通过主成分分析棉花的来源,得出了中国陆地棉种质缺少的证据。通过全基因组的关联分析和关联区间内基因表达量检测获得一个目标基因,并且这个目标基因受高温诱导在绒毡层上调表达。

   最后,对于同学提出的棉花最高的耐受温度、如何进行甲基化分析、关联分析要如何学习等问题,马益赞一一作了解答。面对大家的提问,马益赞用翔实的实验数据与严谨的操作逻辑说话,得到了大家的认可。


通讯员:张月琪

摄影:霍晓涵 李青