葡萄转录因子VqbZIP39及VlbZIP36基因功能研究

发布时间：2017-04-30 16:09

  本文关键词：葡萄转录因子VqbZIP39及VlbZIP36基因功能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：葡萄(Vitis vinifera L.)是世界上栽培最广泛的果树之一,具有很高的经济价值,可以被制作葡萄酒、果汁、葡萄干、果醋以及葡萄籽油。然而一些生物和非生物胁迫因子严重限制葡萄的产量,导致每年大田产量损失惨重,同时也降低果品品质。因此鉴定和分析葡萄中响应胁迫相关基因的功能,对培育具有抵抗不良环境性状的优良品种具有重要的指导作用。碱性亮氨酸拉链bZIP(Basic leucine zipper)转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类蛋白。大量的研究表明bZIP转录因子家族具有许多重要的生物学功能,包括种子贮藏基因的表达、植物的生长发育、光信号转导、病害防御、非生物胁迫应答以及ABA的敏感性等各种信号的反应。在拟南芥中的研究发现,过量表达bZIP可以提高植株对多种生物和非生物胁迫的抵抗能力,这对植物抗性的改良有重大意义。课题组前期根据已公布的葡萄基因组数据,系统开展了葡萄转录因子bZIP家族基因鉴定及其表达分析,发现葡萄bZIP基因在抗生物、非生物胁迫方面有着重要的作用。在此基础之上,本研究从中国野生毛葡萄(Vitis quinquangularis)‘商-24’及欧美杂种葡萄(V.labrusca×V.vinifera)‘巨峰’中克隆bZIP基因VqbZIP39及VlbZIP36,转化模式植物拟南芥研究bZIP基因的功能及其可能的作用机制。获得如下主要研究结果:1.采用反转录RT-PCR从中国野生毛葡萄‘商-24’中克隆得到VqbZIP39基因的cDNA序列,该基因开放阅读框长度为1344bp,编码447个氨基酸。氨基酸序列同源性分析表明,VqbZIP39与双子叶植物番茄和烟草同源性较高,与单子叶植物水稻和小麦同源性较低;构建了pCAMBIA2300-35S-VqbZIP39过量表达载体,并成功转化模式植物拟南芥。研究结果表明在种子发芽期、幼苗期、成熟期,转基因植株均表现出增强对盐和干旱胁迫的抗性。进一步分析发现该抗性与胁迫响应相关的几个生理指标有关。在干旱,高盐胁迫后,与野生型植株相比,转基因植株受到的伤害较小,这与过量表达VqbZIP39所引起的内源ABA含量增加,胁迫相关基因的表达上调有关。2.采用反转录RT-PCR从欧美杂种葡萄‘巨峰’中克隆得到VlbZIP36基因的cDNA序列,该基因开放阅读框长度为969bp,编码322个氨基酸。氨基酸序列同源性分析表明,VlbZIP36基因氨基酸与拟南芥AtbZIP60和水稻OsbZIP74氨基酸序列同源性最高,且均属于bZIP家族中的K组亚家族;构建了pCAMBIA2300-35S-VlbZIP36过量表达载体,并成功转化模式植物拟南芥。结果发现过量表达VlbZIP36的转基因拟南芥在种子萌发期、幼苗期、成熟期均表现出增强对干旱胁迫的抗性,且该抗性与相对电导率和丙二醛的改变及胁迫相关基因的表达增强有关。VlbZIP36基因是通过限制水分丢失,调控抗氧化酶的活性从而清除ROS,转录调控相关目标基因的表达水平,在转基因拟南芥上起到增强干旱胁迫抗性的作用。
【关键词】：葡萄 VqbZIP39 VlbZIP36 非生物胁迫 ABA-依赖途径
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S663.1
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 文献综述12-16
• 1.1 引言12
• 1.2 植物bZIP转录因子的分类12-13
• 1.3 植物bZIP转录因子的结构13
• 1.4 植物bZIP转录因子的生物学功能13-14
• 1.4.1 植物bZIP转录因子与生物胁迫13
• 1.4.2 植物bZIP转录因子与非生物胁迫13
• 1.4.3 植物bZIP转录因子与生长发育13-14
• 1.4.4 植物bZIP转录因子与植物激素14
• 1.5 葡萄bZIP转录因子研究14
• 1.6 研究目的及意义14-16
• 第二章 葡萄VqbZIP39基因功能分析16-37
• 2.1 材料16
• 2.1.1 植物材料16
• 2.1.2 质粒及菌株16
• 2.1.3 主要试剂16
• 2.1.4 主要仪器设备16
• 2.2 方法16-21
• 2.2.1 VqbZIP39基因的克隆及其氨基酸序列分析16-17
• 2.2.2 VqbZIP39基因功能分析17-21
• 2.3 结果与分析21-34
• 2.3.1 VqbZIP39基因的序列和结构分析21-24
• 2.3.2 VqbZIP39基因功能分析24-34
• 2.4 讨论34-37
• 第三章 葡萄VlbZIP36基因功能分析37-55
• 3.1 材料37
• 3.1.1 植物材料37
• 3.1.2 质粒及菌株37
• 3.1.3 主要试剂37
• 3.1.4 主要仪器设备37
• 3.2 方法37-40
• 3.2.1 VlbZIP36基因的克隆及测序37
• 3.2.2 VlbZIP36基因序列分析37-38
• 3.2.3 VlbZIP36基因功能分析38-40
• 3.3 结果与分析40-52
• 3.3.1 VlbZIP36基因的序列分析和结构分析40-43
• 3.3.2 VlbZIP36基因功能分析43-52
• 3.4 讨论52-55
• 第四章 结论55-56
• 参考文献56-63
• 附录63-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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