水稻缺氮早期响应基因ENDG1的功能初步研究

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【摘要】氮素作为构成蛋白质的主要成分,是植物生长所必需的大量元素之一,对生长发育有重要作用,是与产量最密切的营养元素。近三十年来作物种植过程中,氮肥的大量施用对环境造成了严重的影响。提高作物对氮素的利用率,不仅能够提高生产效率,对生态环境的保护亦有很大贡献。随着人们对植物氮素营养吸收利用的分子机制的深入了解,发掘筛选高效品种及相关新基因成为关注重点之一。全基因组cDNA芯片技术对基因发掘,功能鉴定等有重要作用。本研究通过全基因组cDNA芯片技术筛选了水稻中与氮代谢相关的新基因,并对其中一个基因ENDG1进行了进一步的功能研究。已知基因ENDGl是一个转录因子,属于AP2/ERF亚家族。芯片数据显示,缺氮处理1h,ENDG1基因在水稻品种日本晴和珍汕97的根中表达量急速上升,而后又迅速下降,在缺氮处理1d时恢复原始水平,并且缺失硝态氮及铵态氮均有相同效应。推测ENDG1基因为一个对缺氮瞬时响应的基因。通过构建启动子融合GUS表达载体分析ENDG1基因的表达模式表明,其在地上部和根中均在中柱部分有明显特异性表达。于酵母菌株Mav203中进行(?)ENDG1的自激活检测实验证实,(?)ENDG1的全长显示了自激活活性。因此我们将其分为两部分进行自激活检测,发现包含AP2domain的C端同样具有自激活活性,而不含AP2domain的N端不具有自激活活性。我们利用该基因的N端进行酵母双杂交文库筛选,得到了一个几丁质诱导的赤霉素应答蛋白CIGRP1。另外,ENDG1所属的AP2/ERF家族是一类植物中特有的调控植物发育且与植物胁迫抗性相关的转录因子。使用不同激素和逆境处理水培水稻幼苗显示,(?)ENDG1基因对ABA、乙烯处理的效应和缺氮处理相似,均在处理30min左右有明显上调的表达量。此外,高盐及甘露醇处理均能使ENDG1基因和CIGRP1基因在20mmin后上调表达,且表达量达到几百倍。根据已有结果,推测(?)ENDG1能及时对外界氮浓度的变化作出响应,并可能通过与ABA、乙烯等激素途径相作用将缺氮信号传递给下游功能基因。
【作者】张琬；
【导师】练兴明；
【作者基本信息】华中农业大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】基因表达分析；水稻基因；ENDG1；自激活；酵母双杂交文库；植物基因；瞬时响应；转录因子；水稻幼苗；Arabidopsis；

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