两种暖季型草坪草耐盐基因的挖掘以及功能解析

发布时间：2018-05-17 13:16

本文选题：狗牙根 + CCCH基因　；参考：《南京农业大学》2016年硕士论文

【摘要】：狗牙根(Cynodon dactylon)和海滨雀稗(Paspalum vaginatum)是两种重要的多年生暖季型草坪草。狗牙根生长速度快,耐旱性、耐热性强,广泛应用于我国热带和亚热带地区的草坪绿化,但其耐盐性较差,难以应用到土壤盐渍化严重的地区,挖掘狗牙根中与盐胁迫相关的基因对提高狗牙根的耐盐性具有重要意义。海滨雀稗是一种盐生草坪草,是能够用于沿海滩涂和盐碱地绿化改良的优良草种,然而其耐盐分子机制尚不清楚,挖掘海滨雀稗与盐胁迫相关的基因,有助于解析其耐盐分子机制。本研究通过对两种草坪草耐盐相关基因的挖掘及功能解析,为进一步探讨草坪草的耐盐调控机理奠定了基础,对草坪草的耐盐育种具有实际的参考价值。本研究首先以从狗牙根EST数据库筛选并克隆的11个锌指蛋白基因中的两个CCCH家族基因CdZFP3和CdZFP7为对象,通过基因序列分析、非生物胁迫下表达特性分析,以及转基因拟南芥的耐盐性检测,初步探讨了这两个CCCH基因调控模式植物耐盐性的生理机制;另外,本研究还以海滨雀稗为材料,通过构建全长cDNA文库结合酵母表达文库筛选系统,挖掘出了 18个与耐盐性相关的候选基因。具体研究结果如下:(1)通过序列分析发现CdZFP3基因序列全长1727bp,开放阅读框1326bp,编码442个氨基酸,与水稻OsC3H63_Os11g28270基因的亲缘关系较近;CdZFP7基因序列全长1206bp,开放阅读框963bp,编码321个氨基酸,与水稻的OsC3H25_Os03g61110具有较高的亲缘关系。通过对CdZFP3、CdZFP7基因在非生物胁迫下的表达特性分析发现CdZFP3基因受盐胁迫、低温以及ABA的诱导表达;CdZFP7基因受盐胁迫以及ABA的诱导表达。(2)构建CdZFPS、CdZFP7基因的植物表达载体,并通过农杆菌介导的花序浸染法将这两基因异源转化拟南芥,分别获得5个转基因株系。对转基因株系耐盐性检测发现,盐胁迫下转基因拟南芥的种子萌发率、可溶性糖含量、脯氨酸含量及光合特性比野生型都有提高,其电解质渗透率、活性氧含量低于野生型拟南芥,说明狗牙根CCCH型锌指蛋白基因CdZFP3、CdZFP7对拟南芥的耐盐性具有重要的调节作用。(3)qRT-PCR分析盐胁迫下转基因拟南芥与盐胁迫相关基因的表达发现,CdZFP3基因能够调控拟南芥AtSOS1、AtP5CS、AtSOD、AtPOD等基因的上调表达,CdZFP7基因能够上调 AtNHX1、AtAKT1、AtP5CS、AtAPX1、AtSOD、AtPOD等基因的表达量,说明CdZFP3、CdZFP7基因能够通过调控抗氧化系统、渗透调节等多个途径来增强拟南芥的耐盐性。(4)采用CAP捕获方法和Gateway重组构建了高质量的海滨雀稗全长cDNA入门文库以及酵母表达文库,并通过酵母表达筛选体系,获得了 18个耐盐候选基因,通过构建表达载体和再次转化验证发现,这18个基因能够提高酵母细胞的耐盐性。(5)对18个耐盐候选基因分析发现,涉及光合代谢(psaK、Cha/b、Elip)、抗氧化系统(CS、AKR、APX)、铁离子转运(IRT和YS)、囊泡运输(VAP33)、蛋白修饰(14-3-3、LRR)、磷脂合成(CCT)及其它途径(HSP、NOP14、IQ14、MCP、BTB、UP)。分析盐胁迫下18个基因的表达模式表明,盐处理诱导HSP、Elip、VAP33、UP、APX、CCT 等基因的表达。
[Abstract]:In this study , two CCCH family genes CdZFP3 and CdZFP7 were screened and cloned from the EST database of dog root . ( 2 ) To construct the plant expression vector of CdZFP3 and CdZFP7 gene . The results showed that CdZFP3 gene could regulate the gene expression of Arabidopsis thaliana AtSOS1 , AtP5CS , AtP5CS , AtAPX1 , AtSOD and AtPOD . ( 5 ) Analysis of 18 salt - resistant candidate genes involved photosynthetic metabolism ( psaK , Cha / b , Elip ) , anti - oxidation system ( CS , AKR , APX ) , iron ion transport ( IRT and YS ) , vesicle transport ( vap33 ) , protein modification ( 14 - 3 - 3 , LRR ) , phospholipid synthesis ( CCT ) and other pathways ( HSP , NOP14 , IQ14 , MCP , BTB , UP ) . The expression patterns of 18 genes under salt stress showed that salt treatment induced the expression of HSP , Elip , vap33 , UP , APX , CCT and other genes .
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S688.4

【参考文献】