小麦干旱胁迫应答基因TaWNK的功能分析

发布时间：2020-03-22 21:53

【摘要】：植物在生长发育中时常遭受干旱、高温、高盐等非生物胁迫,致使作物的产量和品质下降。因此,培育抗逆作物新品种,对于人类具有重要意义。植物在长期的逆境适应过程中形成了多种应对逆境的机制,主要涉及植物体内的逆境信号传递。其中,蛋白激酶的可逆磷酸化作用,在细胞内和细胞间的信号识别与传导过程中,起着必不可少的作用。蛋白激酶将自身ATP的最外端的高能磷酸基团转移到底物蛋白氨基酸残基上的过程被称为蛋白的磷酸化,分为自身磷酸化和底物水平磷酸化。它是生物体中广泛存在的一种作用机制,几乎涉及全部的生理生化过程。本研究从小麦干旱转录组中克隆了一个隶属于无赖氨酸激酶(With No Lysine(K),WNK)家族的蛋白激酶,命名为TaWNK。通过初步生物信息学分析、亚细胞定位、表达模式分析明确了TaWNK的分子特性;通过酵母双杂交技术筛选互作蛋白、并使用酵母双杂交技术和双分子荧光互补技术验证TaWNK与候选互作蛋白之间的互作关系;进而利用转基因拟南芥的抗性鉴定实验探究了TaWNK基因在不同的非生物胁迫条件下的抗性表现,主要结论如下:(1)TaWNK的CDS全长为968 bp,包括2个外显子和1个内含子(外显子和内含子交替分布),3 bp的5'非编码区以及337 bp的3'非编码区;编码322个氨基酸,分子量约为36.35 kD,等电点(PI)为6.90,含有一个丝氨酸/苏氨酸激酶区保守域,证明该基因为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,并且属于WNKs家族。该蛋白由9个α螺旋和3个β型结构形成二级结构,在氨基酸序列的第6-7位之间有信号肽的剪切位点,信号肽序列为:M****T。系统进化树和序列保守性分析表明,WNK基因在植物中具有极强的保守性。由启动子区顺式元件分析可猜想TaWNK可能参与ABA信号途径,光周期的变化,胚乳表达以及干旱胁迫反应,可能响应温度的变化、参与赤霉素的信号途径。(2)TaWNK定位在细胞质上,TaWNK基因受干旱、高温、低温、高盐等非生物胁迫的诱导,也受ABA、BR等生物胁迫的诱导,暗示TaWNK可能参与多种信号途径。(3)过表达TaWNK拟南芥会提高拟南芥对ABA、干旱(甘露醇)、NaCl的抗性,但是对低温敏感,这说明TaWNK可能在ABA信号途径中,在干旱、高盐、低温等胁迫中发挥着作用。(4)酵母双杂交技术和BiFC均证明TaWNK分别与TaC2DP1和TaPROF1互作,而研究表明,TaC2DP1基因是依赖于ABA的胁迫信号通路的一个基因,所以猜测TaWNK基因在ABA信号通路中也发挥着一定的作用。
【图文】：

技术路线图,技术路线

WNK 激酶是一个新的蛋白激酶家族，已有研究表明其在植物抗逆反应中发挥。本课题组在小麦干旱诱导的转录组中筛选到一个在干旱胁迫下表达量很Ks 家族基因 TaWNK，本论文拟在此基础上克隆 TaWNK 的 cDNA 全长并研究其迫下的功能及调节机制，为培育抗逆小麦品种提供候选基因。.2 技术路线

基因,白麦,转导,高温处理

下降至接近0的表达量。在高温处理下TaWNK基因在小白麦中的表达量是逐渐下降的，至第八小时的表达量降至 0h 的 0.2。总体水平看，TaWNK 基因可能参与了植物逆境胁迫，可以被多种非生物胁迫诱导表达，如干旱，高盐，高温等；并且 TaWNK 基因在某些激素信号转导中发挥作用，如ABA 和 BR。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.2;S512.1

【参考文献】