小麦TaZTP29基因的克隆及耐盐性功能性鉴定

发布时间：2020-09-17 11:23

　　 全球约有20%的土地都受到了土地盐碱化的危害,造成了粮食产量的的锐减,小麦受害也不例外。在改善环境的同时,通过分子生物学手段培育耐盐作物是提高作物耐盐能力的一个重要手段。耐盐分子育种的关键是获取耐盐相关基因。锌转运蛋白ZTP29(Zinc Transporter 29)基因属于ZIP(Zinc and iron regulate protein)蛋白基因家族,该基因不仅参与合成锌铁转运蛋白,最近的研究还发现,该基因有助于提高拟南芥的抗盐能力,可以作为植物耐盐基因的候选基因。目前关于植物ZIP的研究主要集中在拟南芥(Arabidopsis thaliana)!水稻(Oryza sativa L.)!玉米(Zea mays)等少数植物中,小麦中的研究较少,小麦ZTP29基因的研究报道更少。本研究克隆了小麦TaZTP29基因;分析了该基因在干旱!高温!钠盐胁迫和Zn~(2+)胁迫条件下的表达模式及正常生长条件下小麦不同组织中的表达模式;对该基因编码蛋白进行了亚细胞定位;并通过转化拟南芥对其进行了功能分析。获得的主要研究结果如下1.小麦TaZTP29基因全长为1032bp,编码277个氨基酸。其编码的蛋白有8个跨膜域,分子量大小为29.6 KD,理论等电点为6.30,属于酸性蛋白。在第五跨膜域有保守的组氨酸残基。进化树分析表明,在单双子叶中都含有直系同源基因。2.TaZTP29在锌和盐胁迫下,强烈上调表达;高温与干旱胁迫下,下调表达;TaZTP29基因在根系中高水平表达,在地上部组织表达量最低。3.亚细胞定位结果表明小麦TaZTP29基因编码的蛋白位于细胞的质膜上。4.耐盐性鉴定结果表明转入小麦TaZTP29基因的拟南芥的耐盐性强于野生型拟南芥,结果表明小麦TaZTP29基因具有抗盐功能。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.1
【部分图文】：

图 1-1 植物根细胞中 Na+运输与盐胁迫响应信号网络Fig 1-1 Overview of Na+transport system and salt stress response signaling networkin plant root cells1.1 渗透胁迫信号途径及相关基因1.1.1 渗透胁迫信号途径高渗透!性甘油促!分裂原!活化!蛋白激!酶(High osmolarity glycerol mitogen activateprotein ki-nase，HOG-MAPK)通路是目!前研究!最为彻底的!渗透感!知信号转导!通路，可以激活一系!列胁迫相关!的应答反应，该信!号途径首先!在酵母中!被发现。其中起重要作用的是一个跨!膜组氨!酸激!酶 SLN1，是该机!制中重!要的渗透!胁迫信!号受体。当处于!胁迫引起!的高!渗环!境中时，SLN1 失去!酶活性，导致下!游基!团发生!去磷酸化，并且这!种磷酸化基团!随后被!转移到响!应调控子，激活!下游 HOG-MAPK 信号!通路(Ault et al., 2002)。在植物中，现已证!实组氨!酸激!酶也作!为一种!重要的!信号受!体参与!植物的多!种信!号起始如植物!的胁!迫响应和生!长因子!的调控!路径(Urao et al., 2000)。Urao 等(Urao et al., 1999最先在!拟南!芥中!克隆!出一组氨!酸激酶基!因 AtHK1，对!该序列!比对!发现 AtHK1 编码的蛋

图 1-2 拟南芥盐胁迫下细胞对离子均衡的调控Fig 1-2 Regulation of ion balance in Arabidopsis thaliana under Salt Stress平衡蛋白基因!通过调节 ATPase 活!性来提高离!子转运蛋!白的表达水!平，调节细维!持胞质内的!正常离子!成分和浓!度，对于植!物抵抗!盐胁迫具! al., 2002)。这类蛋!白主要有：T 转运蛋白转!运蛋白是与!植物耐盐胁!迫密切相关!的一类 Na+!K+或!NatK+共转(Ren et al., 2015)!高!梁(冯雪等，2015)!小麦(Byrt et al., 201 tenui flora(Griseb.)Scribn.et)( 李 剑 ， 2013)!长 穗 偃 麦 st)Nevski)(张琳等，2014)等!植物中发!现了 HKT 基!因，这些基!因升高。根!据其结!构和功能，HKT 蛋白分!为两个亚型，I 型主!要载体，II 型主!要是介!导 Na+/K+协同!运输转运!载体。在盐胁!迫下的!功能!集中在两个!方面：一是!参与介导!根部 Na+的!吸收。当小+++

存在于!拟南芥中(Eide，1996)，随后该家族的许多出，这类基!因家族!被命名!为锌铁转运家族(ZRT, IRT-like pr族(QU，2004)。该基因家族合!成的蛋白质!不仅仅运输 Zn2+Mn2+!Cd2+等在!内的金属离子。该蛋白对植物!吸收微量元素!具有!能够正常的!生长发育(Guerinot et al., 1999!Pence et al., 2000，即每一!种蛋!白只会识别!特定的金!属离子。对该基因表达模量的丰富度与!外界金属离子的含量的高!低保持一致，并且会有表达。绝大多数!的锌铁转运蛋!白具有 267-476 个氨基酸五跨膜域含!有组氨酸残基，可能与金属离子!结合转运有关(图关于植物 ZIP 蛋白基!因家族研究较多的植!物油水稻!大麦!玉!米!

【参考文献】

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本文编号：2820662