苗期低温胁迫对烟草JA信号途径部分关键基因表达及JA含量的影响

发布时间：2018-07-03 07:30

本文选题：烟草 + 低温胁迫　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：低温是一种主要的非生物胁迫形式,严重影响了作物的产量和品质,是制约不少地区农业发展的因素。烟草作为一种经济价值很高的叶用作物,移栽至大田后苗期低温胁迫易导致烟草生长发育受限,减少可采叶片数,严重影响其产量和品质。茉莉酸类物质是一种近年发现的植物激素,调控植物整个生长发育过程,对生物胁迫与非生物胁迫的防御反应具有重要作用。目前对拟南芥、小麦、水稻等植物中的茉莉酸类物质的调控作用研究较多,也相继报道了对烟草中茉莉酸类物质的研究,但很少见到有关整个茉莉酸信号通路响应烟草低温胁迫的报道。本研究以云烟85及其多叶型突变系选品种兴烟1号为材料,在苗期6片真叶时进行10d的低温和常温对照处理,取茎尖,用Agilent公司的烟草基因表达谱4×44K芯片进行检测。通过GO和KEGG等分析,筛选出JA信号通路中的重点候选功能基因NtMYC2。同时克隆了JA信号通路中的NtNINJA基因,利用实时定量PCR分析了茉莉酸信号途径中的关键基因NtAOC、NtAOS、NtCOI1、NtJAZ1、NtLOX、NtMYC2、NtNINJA的动态表达差异,测定分析了烟草在低温处理和常温对照下的茉莉酸含量变化,以期解析烟草苗期低温胁迫与JA信号途径之间的关系。本研究主要结果如下:1.对低温胁迫下第10 d的烟苗茎尖进行基因表达谱芯片检测发现:与常温28℃相比,两个品种在低温12℃处理下表现上调或下调表达差异的基因较多;在低温处理下,与云烟85相比,兴烟1号上调表达差异的基因远多于下调的。通过GO和KEGG分析,筛选到3个与植物激素信号通路相关的差异表达基因:NtBRI1、NtPR1和NtMYC2。低温胁迫下两个品种茎尖中的NtMYC2表达均上调。2.根据NCBI数据库中的烟草NINJA家族蛋白基因同源保守序列,设计特异性引物,克隆了烟草中与JAZ互作的蛋白基因NtNINJA。经生物信息分析发现,该基因CDS长945bp,编码315个氨基酸,预测为疏水蛋白,无信号肽和跨膜区,N端有一个激酶结构域EAR,C端有TPL结合结构域,与TPL相关蛋白互作,协助JAZ蛋白抑制JA信号转导。磷酸化位点预测发现其具有丝氨酸、苏氨酸和络氨酸受体蛋白激酶活性。NtNINJA与绒毛状烟草NINJA家族蛋白基因序列处于同一进化分支上,亲缘关系最近,而与其同是茄科的辣椒、马铃薯、茄子、番茄的NINJA家族蛋白基因序列亲缘关系也较近。3.通过对NtAOC、NtAOS、NtCOI1、NtJAZ1、NtLOX、NtMYC2、NtNINJA基因定量分析,结果表明:低温处理下,NtMYC2在两个品种中的表达量均高于常温对照,与基因芯片结果吻合。同时NtMYC2在兴烟1号中的表达量高于云烟85。除NtJAZ1外,其余基因的相对表达量在两个品种低温处理的各个时期均高于常温对照,说明低温胁迫增强了它们的转录活性,进一步诱导JA信号途径响应低温胁迫。4.利用植物茉莉酸(JA)酶联免疫分析(ELISA)试剂盒测定了烟草低温处理下各个时期的JA含量,结果表明:两个品种JA含量均在低温处理开始后迅速上升,处理结束后逐渐下降,除第24d时低于对照外,其余各个时间点的JA含量都高于相应的对照组,这表明低温胁迫增强了烟草JA生物合成,以提高其应对低温胁迫能力。并且云烟85和兴烟1号均在处理结束当天,即第10d时JA含量达到最大值,分别为1839.566、2038.475 pmol/L,此时与各自对照间的差值最大,分别为507.075、963.762,增长率分别为38.1%、89.7%,由此说明了兴烟1号叶片中的JA含量在低温胁迫下变化更明显。总体而言,本研究结论是:低温胁迫能增强云烟85和兴烟1号JA信号途径关键基因表达,诱导JA大量合成,进而影响烟株对低温的响应机制,产生相应的生物学效应,且兴烟1号烟苗在JA信号通路上对低温诱导更敏感。通过对烟草低温胁迫下JA信号途径关键基因的表达以及JA含量的变化情况的分析,为下一步研究如何提高植物抗逆能力,减少苗期低温伤害的研究奠定基础。
[Abstract]:This paper studied the relationship between low temperature stress and JA signal pathway in tobacco seedling stage . The results showed that the expression of JA in two varieties was higher than that of normal temperature control at low temperature . The results showed that low temperature stress enhanced the expression of JA signal pathway and induced JA signal pathway .
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S572

【参考文献】