大豆磷脂酶C基因GmPLC10对植物耐旱机制作用的研究

发布时间：2020-03-23 21:07

【摘要】：作为生物体内重要的水解酶类,磷脂酶C(phospholipase C,PLC)在动、植物的代谢活动以及细胞内信号转导中有着不可替代的重要作用,根据其水解底物的不同可将其分为三大类:非特异性磷脂酶C(non-specific PLC,NPC)、磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(phosphoinositide-specific PLC,PI-PLC)、和糖基磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(glycosylphosphatidylinositolPLC,GPI-PLC)。植物中的PLC没有PH结构域,这一点与动物中的PLC-ζ1-5类似,而且,科学家也并没未在植物中找到DAG的相应受体,反而发现IP_3快速被磷酸化后的产物IP_6的含量有所增加,进而有科学家推断,IP_6和PA是在植物中新兴的第二信使。本研究的GmPLC10属于PI-PLC,近些年来有关PLC的研究大部分集中在植株的生长发育以及对生物和非生物胁迫抗性的研究。尤其是近三年,有关植物PLC的耐旱功能和机制越来越被重视。本研究的目的是证明该基因是否在植物抗干旱过程中起到关键的调控作用。基于实验室的前期基础,利用含有GmPLC10基因的农杆菌进行大豆子叶节遗传转化,与此同时,利用成功获得的转GmPLC10基因的拟南芥T_3代植株进行相应的表型鉴定以及生理指标的检测。运用统计学和实验验证相结合的手段,对GmPLC10基因的耐旱能力进行研究,得到以下结论:1.本研究利用300 mM甘露醇模拟干旱胁迫,对野生型拟南芥和转GmPLC10基因的拟南芥的萌发率和主根长进行对比,发现转基因拟南芥萌发率和主根长度均比野生型的高;2.在土壤中正常培养一周左右,选取长势一致的植株,进行干旱处理10天后,观察表型以及对两种拟南芥的生理指标进行测定,结果表明,与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥中的丙二醛含量降低,脯氨酸积累量增加,鲜重略有增加,干重和含水量有明显提高,Na~+含量略有降低,K~+含量有所升高,Na~+/K~+降低;综上,可初步说明GmPLC10基因在植物抵御干旱过程中起到关键作用。3.本研究进行了叶片气孔实验,在干旱处理后,对比野生型和转基因拟南芥的气孔面积进行计算,统计气孔开闭程度,转基因拟南芥气孔开度比野生型拟南芥气孔开度大、外源添加PA的野生型拟南芥气孔开度与转基因拟南芥气孔开度基本一致、野生型拟南芥气孔开度与外源添加抑制剂U73122的转基因拟南芥气孔开度基本一致。可以进一步证明,GmPLC10基因在植物抵御干旱过程中起到关键作用。4.本研究对转基因拟南芥T_3代株系进行了转录组分析,得到了833个差异基因,其中281个上调,452个下调,通过KEGG注释富集分析和GO分析,找出了4个与干旱相关的基因,但有三个并未富集到任何通路中,需要进一步研究。5.利用农杆菌介导的大豆遗传转化,共得到94株T_0代具有抗性的大豆植株,其中有12株经过PCR检测为阳性植株。目前已获得3株T_1代阳性植株。
【图文】：

磷脂酶C,家族,植物,磷脂酶

图 1.1 磷脂酶 C 的六大家族及其结构[67]Fig.1.1 The six major families of phospholipase C and their structures[67] PLC-ζ1-5 比较特殊，其结构并不含有 Pleckstrin 同源性（P与植物中的 PI-PLC 类似。植物 PI-PLC 均由 EF-hand 手型

三磷酸肌醇,磷脂酰肌醇,甘油二酯,信号通路

图 1.2 磷脂酶 C 水解磷脂酰肌醇生成甘油二酯和三磷酸肌醇的信号通路[67]Fig.1.2 Phospholipase C hydrolyzes phosphatidylinositol to diacylglycerol and inositoltriphosphate signaling pathways[67] 1.2 为磷脂酶 C 水解磷脂酰肌醇生成甘油二酯和三磷酸肌醇的信号通路，有许多证据能够证明植物中 PLC 的激活与 G 蛋白偶联受体有关，，但
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1

【参考文献】