柠条锦鸡儿海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶基因的表达特性和功能分析

发布时间：2020-05-25 16:41

【摘要】：柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)是豆科的旱生灌木,主要分布在我国西北地区,它不仅能防风固沙,保护水土,还可作为动物饲料,具有很高的生态价值和经济价值。另一方面,柠条锦鸡儿具有很强的抗逆性,因此研究柠条锦鸡儿的抗逆机理及挖掘其抗逆性相关基因具有重要意义。海藻糖是一种非还原性双糖,胁迫条件下可作为应激保护剂,对蛋白质和生物膜起到保护作用。海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶(TPP)是海藻糖生物合成途径中的关键酶,催化6-磷酸海藻糖去磷酸化生成海藻糖,其表达丰度直接影响海藻糖的合成。前人研究表明,TPP在拟南芥中的超表达,增强了转基因株系的抗逆性。因此,研究柠条锦鸡儿海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶基因(CkTPP)的表达调控机理及在应对非生物胁迫中发挥的作用具有重要意义。本研究在前期所克隆CkTPP基因序列的基础上,分析了Ck TPP的表达特异性和功能。主要得到以下结果:(1)利用实时荧光定量PCR分析结果显示,CkTPP在柠条锦鸡儿的根、茎、叶中均表达,在茎中的表达量高于根和叶;其表达受茉莉酸甲酯(MeJA)和PEG-模拟干旱胁迫的诱导。(2)利用基因组步移法克隆了1912 bp的CkTPP启动子序列,序列分析显示,该基因的启动子区域包含茉莉酸甲酯、赤霉素、乙烯、和脱落酸等植物激素应答元件、光诱导元件、及防御和应激反应元件。(3)CkTPP启动子驱动GUS报告基因在拟南芥中的异源表达分析显示,CkTPP::GUS表达在转基因植株的根、茎、叶和花器官中,其表达活性被受茉莉酸甲酯、赤霉素、乙烯、脱落酸、盐和甘露醇诱导。(4)超表达CkTPP转基因拟南芥的表型分析结果显示,CkTPP的过量表达提高了转基因植株的干旱耐受性。以上研究结果为深入研究柠条锦鸡儿CkTPP的表达调控机理,及利用该基因进行经济作物、牧草和林木的遗传改良提供了实验依据。
【图文】：

生物合成途径,植物,海藻糖,生物合成

图 1.1 植物中海藻糖的生物合成途径Fig. 1.1 The trehalose biosynthetic pathway in plants有研究表明，将异源海藻糖生物合成相关酶基因转化到植物中，导致转基因受性增强，并引起植物生长和形态的改变；当敲除海藻糖生物合成相关酶基因，，致死和花序不规则分枝[26-30]；当把海藻糖生物合成相关酶基因 TPS/TPP 导入植物胁迫耐受性增强，表明 T6P 在生物合成途径中作为中间分子起重要作用。最近报基因参与了氨基酸、蛋白质和核苷酸合成的基因、三羧酸循环和线粒体电子传递过程，表明 T6P 是调节植物生物合成的重要信号分子[31]。干旱胁迫影响植物生长，使叶面积减少，代谢受到抑制。海藻糖生物合成相效表达使海藻糖大量合成，其强力束缚水分子并与膜脂质共同结合“结合水”，胞磷脂双分子膜发生相变，并能稳定蛋白及高分子物质[32]。此外，海藻糖在高温然保持稳定，并且不会与蛋白质发生美拉德褐变。所以，海藻糖对生物大分子得显优于其他糖类（如蔗糖），成为理想的应激保护剂。

技术路线图,技术路线,红色,黑色

技术路线
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S793.3;Q943.2

【参考文献】