玉米转高粱SbSNAC1基因抗旱性鉴定及其分子机制解析
发布时间：2021-01-11 13:37
玉米（Zea mays L.）是我国重要的作物之一,在我国的农业和工业生产中占据着重要地位。干旱是导致玉米生产受损的最主要胁迫因素之一。因此提高玉米的抗旱性对我国玉米生产具有重要意义。随着转基因技术的广泛应用和发展,可以快速获得具有优良性状的转基因作物,为农业生产的提高做出很大贡献,但同时转基因作物安全问题也备受关注。转基因作物的分子特征作为安全评价的重要组成部分,对研发转基因作物具有重要意义。在本实验室前期的研究中,从新疆耐旱高粱品种“XGL-1”中鉴定得到一个高粱SbSNAC1基因。基因表达模式研究发现SbSNAC1基因能够积极响应外界干旱、高盐、低温等非生物逆境胁迫而表达量提高,且能够响应植物激素ABA的诱导。在拟南芥中过表达该基因可以显著提高拟南芥在干旱处理下的存活率。本研究对转SbSNAC1基因玉米优良株系进行了抗旱鉴定,利用Western、Southern、三代测序等技术鉴定抗旱转基因玉米株系的分子特征,综合运用RNA-seq、ChIP-seq、酵母单杂等技术进一步解析SbSNAC1基因在玉米中的抗旱分子机制,为培育抗旱转基因玉米新品种奠定基础。主要结果如下:1.通过对若干...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
转录因子调控网络(KAZUOandKAZUKO,2007)
受到ABA的调控(KAZUOandKAZUKO,2007)224-226。在逆境胁迫信号通路中，多条通路均是依赖ABA调控的基因表达途径（图1.1）。ABRE(ABAResponsiveElement)是受ABA调控的转录因子家族，它的核心启动序列为ACGTGG/TC，该核心启动序列存在于众多非生物逆境胁迫诱导表达的启动子区域中(CHOIetal.,2000)1723-1725。ABRE家族基因大多数情况需要偶联其他作用元件协同才能启动基因的表达(YOSHIDAetal.,2010)。ABA信号传导主要由三个重要部分组成：PYR/PYL/RCAR（ABA受体），PP2C（负向调节子），SnRK2（正向调节子）。植物在适宜的环境图1.2ABA信号途径模式图(LIUetal.,2019)Fig1.2ABAsignalpathpattern(LIUetal.,2019)下生长时（即无ABA的情况下），PP2C处于活化的状态，PP2C会与SnRK2结合或去磷酸化的方式抑制SnRK2的活性（图1.2）。当植物处于逆境胁迫时，植物体内的ABA水平提高，ABA的受体PYR/PYL/RCAR会与ABA结合与PP2C发生互作改变其蛋白构象从而抑制其蛋白磷酸化
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论6图1.3胁迫下植物体内转录因子的转录和翻译后调控(AGARWALetal.,2017)Fig1.3Transcriptionandpost-translationalregulationoftranscriptionfactorsinplantsunderstress(AGARWALetal.,2017)1.2.2.3转录调节因子转录因子在真核生物中普遍存在，植物在生长发育和逆境胁迫过程中均有转录因子的参与。植物受到逆境胁迫时，植物首先感受到胁迫信号，通过一系列信号转导过程将胁迫信号传递到细胞核，调控下游抗逆相关基因的表达（图1.3）。在这个过程中，转录因子具有信号转换和放大的功能(HUSSAINetal.,2011)。转录因子的基本结构一般包含四个功能区域：用于识别特定DNA序列并与之相结合的DNA结合域(DNABindingDomain)；具有转录激活或者抑制作用的转录调控区；富含精氨酸和赖氨酸的核定位信号域；用于转录因子与其他转录因子或者蛋白发生互作的寡聚化位点。除此之外，一些没有DNA结合域却能够与DNA结合蛋白互作形成蛋白复合体的蛋白也常被归为转录因子(MITSUDAandOHME-TAKAGI,2009)。随着基因测序技术的快速发展，通过预测可以发现许多转录因子。在植物中，根据其识别的特定的DNA结合域，将其分为NAC(NAM,ATAF1/2andCUC2)、AP2/EREBP(APETALA2/Ethylene-responsiveElementBindingProtein)、MYB、bZIP(BasicLeucineZipper)和WRKY等转录因子家族(ZHANGetal.,2019)。NAC转录因子家族NAC转录因子是根据矮牵牛NAM(NOAPICALMERISTEM)、拟南芥ATAF1/2和CUC2基因首字母命名为NAC，这三个基因编码的蛋白氨基端均含有高度保守的结构域，因此该结构域被命名为NAC结构域，所有含有NAC结构域的蛋白均命名为NAC转录因子。根据NAC结构域的保守程度可将其分为A-E五个亚结构域，其中A、C和D结构域保守度较高，C和D结构域与DNA
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fosmid library construction and screening for the maize mutant gene Vestigial glume 1[J]. Chaoxian Liu,Xiaoli Liu,Lei Lei,Haiying Guan,Yilin Cai. The Crop Journal. 2016(01)
[2]内生菌对植物抗干旱胁迫能力的影响研究进展[J]. 曹凯,李远婷,安登第,张瑞. 生物技术通报. 2015(09)
[3]A Novel Mitogen-Activated Protein Kinase Gene in Maize （Zea mays）,ZmMPK3,is Involved in Response to Diverse Environmental Cues[J]. Jinxiang Wang1,Haidong Ding2,Aying Zhang1,Fangfang Ma1,Jianmei Cao1 and Mingyi Jiang1,3 1College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China 2College of Biosciences and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China 3National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Journal of Integrative Plant Biology. 2010(05)
博士论文
[1]玉米ZmSNAC1和高粱SbSNAC1基因的克隆与功能分析[D]. 卢敏.中国农业科学院 2013
硕士论文
[1]农业转基因技术的社会问题研究[D]. 白洁.云南农业大学 2017
本文编号：2970864
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
转录因子调控网络(KAZUOandKAZUKO,2007)
受到ABA的调控(KAZUOandKAZUKO,2007)224-226。在逆境胁迫信号通路中，多条通路均是依赖ABA调控的基因表达途径（图1.1）。ABRE(ABAResponsiveElement)是受ABA调控的转录因子家族，它的核心启动序列为ACGTGG/TC，该核心启动序列存在于众多非生物逆境胁迫诱导表达的启动子区域中(CHOIetal.,2000)1723-1725。ABRE家族基因大多数情况需要偶联其他作用元件协同才能启动基因的表达(YOSHIDAetal.,2010)。ABA信号传导主要由三个重要部分组成：PYR/PYL/RCAR（ABA受体），PP2C（负向调节子），SnRK2（正向调节子）。植物在适宜的环境图1.2ABA信号途径模式图(LIUetal.,2019)Fig1.2ABAsignalpathpattern(LIUetal.,2019)下生长时（即无ABA的情况下），PP2C处于活化的状态，PP2C会与SnRK2结合或去磷酸化的方式抑制SnRK2的活性（图1.2）。当植物处于逆境胁迫时，植物体内的ABA水平提高，ABA的受体PYR/PYL/RCAR会与ABA结合与PP2C发生互作改变其蛋白构象从而抑制其蛋白磷酸化
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论6图1.3胁迫下植物体内转录因子的转录和翻译后调控(AGARWALetal.,2017)Fig1.3Transcriptionandpost-translationalregulationoftranscriptionfactorsinplantsunderstress(AGARWALetal.,2017)1.2.2.3转录调节因子转录因子在真核生物中普遍存在，植物在生长发育和逆境胁迫过程中均有转录因子的参与。植物受到逆境胁迫时，植物首先感受到胁迫信号，通过一系列信号转导过程将胁迫信号传递到细胞核，调控下游抗逆相关基因的表达（图1.3）。在这个过程中，转录因子具有信号转换和放大的功能(HUSSAINetal.,2011)。转录因子的基本结构一般包含四个功能区域：用于识别特定DNA序列并与之相结合的DNA结合域(DNABindingDomain)；具有转录激活或者抑制作用的转录调控区；富含精氨酸和赖氨酸的核定位信号域；用于转录因子与其他转录因子或者蛋白发生互作的寡聚化位点。除此之外，一些没有DNA结合域却能够与DNA结合蛋白互作形成蛋白复合体的蛋白也常被归为转录因子(MITSUDAandOHME-TAKAGI,2009)。随着基因测序技术的快速发展，通过预测可以发现许多转录因子。在植物中，根据其识别的特定的DNA结合域，将其分为NAC(NAM,ATAF1/2andCUC2)、AP2/EREBP(APETALA2/Ethylene-responsiveElementBindingProtein)、MYB、bZIP(BasicLeucineZipper)和WRKY等转录因子家族(ZHANGetal.,2019)。NAC转录因子家族NAC转录因子是根据矮牵牛NAM(NOAPICALMERISTEM)、拟南芥ATAF1/2和CUC2基因首字母命名为NAC，这三个基因编码的蛋白氨基端均含有高度保守的结构域，因此该结构域被命名为NAC结构域，所有含有NAC结构域的蛋白均命名为NAC转录因子。根据NAC结构域的保守程度可将其分为A-E五个亚结构域，其中A、C和D结构域保守度较高，C和D结构域与DNA
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fosmid library construction and screening for the maize mutant gene Vestigial glume 1[J]. Chaoxian Liu,Xiaoli Liu,Lei Lei,Haiying Guan,Yilin Cai. The Crop Journal. 2016(01)
[2]内生菌对植物抗干旱胁迫能力的影响研究进展[J]. 曹凯,李远婷,安登第,张瑞. 生物技术通报. 2015(09)
[3]A Novel Mitogen-Activated Protein Kinase Gene in Maize （Zea mays）,ZmMPK3,is Involved in Response to Diverse Environmental Cues[J]. Jinxiang Wang1,Haidong Ding2,Aying Zhang1,Fangfang Ma1,Jianmei Cao1 and Mingyi Jiang1,3 1College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China 2College of Biosciences and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China 3National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Journal of Integrative Plant Biology. 2010(05)
博士论文
[1]玉米ZmSNAC1和高粱SbSNAC1基因的克隆与功能分析[D]. 卢敏.中国农业科学院 2013
硕士论文
[1]农业转基因技术的社会问题研究[D]. 白洁.云南农业大学 2017
本文编号：2970864
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