梁山慈竹DfNACs和DfMYB3基因功能的初步研究

发布时间：2020-08-21 15:00

【摘要】：梁山慈竹是我国重要的工业用竹,其合理开发对推动竹资源的有效利用、造纸业的可持续发展以及生态环境的改善等具有重要意义。随着竹产业升级,以竹为原料的高新技术产品日趋增多,对竹原料,特别是高纤维优质竹资源的需求越来越明显。但竹类植物难以开花的生物学特性,制约了通过杂交育种遗传改良竹的进程。随着生物技术的长足发展,通基因工程途径研究竹次生发育成为了近年来竹遗传改良研究的焦点。NAC和MYB是植物转录因子家族的重要成员,有研究发现他们在植物次生发育过程中起着重要作用。本研究以梁山慈竹为材料,分别克隆DfNAC1、DfNAC2和DfMYB3转录因子,对其生物学功能进行初步研究。论文的主要研究结果如下:(1)基于梁山慈竹转录组数据库,同源克隆得到DfNAC1、DfNAC2和DfMYB3转录因子,其cDNA序列全长分别为1179bp、846bp和1287bp。分别编码392、281、428个氨基酸。GenBank注册号分别为KY963356、KY963357、KY963358。(2)生物信息学分析结果显示,DfNAC1和DfNAC2都具有典型的NAM保守结构域,属于NAC超级大家族。DfMYB3有典型的SANT结构域,行使DNA结合结构域的功能,是一种典型的R2R3-MYB蛋白。系统发育树分析结果表明,DfNAC2可以看作一个VND Like转录因子,DfNAC1和DfNAC2都与次生发育相关。DfMYB3可能与植物生长发育和非生物胁迫有关。DfNAC1和DfMYB3氨基酸酸性残基数较多,DfNAC2的碱性残基数多,且都是不稳定的亲水性蛋白,且这三种蛋白的二级结构都富含α-螺旋和无规卷曲。从蛋白质三级结构预测的结果可以看出,DfNAC1和DfNAC2主要以延伸链和无规则卷曲为主,DfMYB则以α-螺旋为主。(3)亚细胞定位分析表明,DfNAC1、DfNAC2以及DfMYB主要定位在细胞核上。酵母单杂交转录自激活活性试验表明,DfNAC1和DfNAC2蛋白的C端和全长都具有转录自激活活性,而DfMYB3没有转录自激活活性。(4)将35S:DfNAC1/2转化毛竹胚和毛白杨,获得抗性植株。PCR鉴定结果表明,DfNAC1和DfNAC2成功整合到毛白杨基因组中;DfNAC2毛竹基因组中。半定量PCR结果证明,DfNAC1和DfNAC2成功在毛白杨转基因植株中表达;DfNAC2成功在毛竹转基因植株中表达。表型分析发现在表达量较高的DfNAC2毛白杨转基因植株出现株高增加、节间伸长等现象。其茎部组织切片发现,与对照植株相比,转基因植株导管密度降低、薄壁组织细胞数量与层数明显增加。(5)Genome Walking获得DfMYB3的启动子DfpMYB3,DfpMYB3的转化烟草植株的GUS染色结果表明,DfMYB3主要在烟草茎杆以及叶脉等部位表达,特别是木质部紧密排列的薄壁细胞壁中表达明显;DfpMYB3瞬时转化小麦的幼苗,GUS染色发现DfMYB3主要在叶片和根部尖端表达。DfpMYB3与DfNAC2协同转化小麦愈伤,结果表明,DfMYB3转录因子可能在木质化的组织进行表达,且在 DfNAC2的作用下,成熟木质化的小麦愈伤上显色加深。初步证明,DfNAC2可能对DfpMYB3的启动有促进作用。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.2;S795.5
【图文】：

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