黑麦草LmHsfs基因耐高温协迫的功能解析及应用
发布时间：2022-01-17 01:04
多花黑麦草（Lolium multiflorum Lamk.）隶属禾本科黑麦草属,具有刈割后再生能力强、生长速度快、产量高等优点。作为典型的冷季型牧草和草坪草,高温胁迫是限制多花黑麦草生长发育的关键因素。而我国长江中下游地区夏季温度高,持续时间久,严重影响多花黑麦草的牧草及草坪质量导致其死亡。因此,探究多花黑麦草应答高温胁迫的分子机理,提高多花黑麦草的耐热性,是当务之急。热激转录因子（Heat shock transcription factor,Hsf）是近年来发现的一类重要的高温响应转录因子,高温条件下能够激活下游耐热基因的表达,在植物响应耐高温胁迫中起着至关重要的作用。因此,本研究首先分析了黑麦草Hsf家族的基本理化性质以及系统进化关系,各Hsf成员在高温和干旱胁迫条件下的表达模式,进一步克隆了三个受高温和干旱显著诱导的LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5基因,并通过异源转化拟南芥以及水稻探究其耐高温胁迫的功能。主要研究内容及结果如下:1、根据多年生黑麦草基因组数据注释的基因信息对黑麦草Hsf基因进行非冗余筛选,最终从黑麦草基因组中共鉴定到16个Hsf基因家族成员。对各...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多年生黑麦草LpHsf进化树
结果与分析273.2LmHsf受高温诱导的表达模式分析对一年生黑麦草“邦德”进行38℃高温处理，利用qRT-PCR检测LmHsfs基因在热处理0h、0.5h、1h、3h、6h、12h和24h七个时间点的表达量。结果如图3.2示，16个LmHsf基因对高温均有不同程度的响应，其中LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5和LmHsfB2受高温诱导且在1h时表达水平最高。同时，我们对黑麦草进行0、5、10天的干旱处理，并通过qRT-PCR分析LmHsf基因响应干旱的表达变化。如图3.3所示，LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5、LmHsfA8、LmHsfB1、LmHsfB2和LmHsfC3均是随着干旱时间的延长表达量不断增加，并在干旱10天时达到最高。结合高温和干旱两种胁迫，发现LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5和LmHsfB2在两种胁迫处理下表达模式是一致的，基于我们重点关注A类家族基因，最终选取LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5作为接下来的研究对象。图3.2黑麦草LmHsf家族成员响应高温的表达分析对“邦德”进行38℃高温处理0h、0.5h、1h、3h、6h、12h和24h并取样，检测LmHsfs基因在这七个时间点的表达量Figure3.2ExpressionanalysisofLmHsffamilyunderhightempreture"Bond"wastreatedatahightemperatureof38℃for0h,0.5h,1h,3h,6h,12hand24h,andsamplesweretakentodetecttheexpressionofLmHsfgeneattheseseventimepoints
黑麦草LmHsfs基因耐高温胁迫的功能解析及应用28图3.3黑麦草LmHsf家族成员响应干旱的表达分析D0：干旱0天；D5：干旱处理第5天；D10：干旱处理第10天Figure3.3ExpressionanalysisofLmHsffamilyunderdroughtstressD0:0daysofdrought;D5:day5ofdroughttreatment;D10:drytreatmentday103.3.LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5的克隆根据参考序列设计引物，以多花黑麦草对照、热处理1h和3h的混合cDNA为模板克隆基因LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测。结果如图3.4显示，目的条带所在的位置与参考序列的长度一致（LmHsfA2参考序列长度为1209bp，LmHsfA4为1626bp，LmHsfA5为1224bp）。将三个基因的胶回收产物连接pESI-blunt载体，每个基因挑取4个菌落进行检测（图见3.5）并挑取阳性菌落送测。测序结果与参考序列的相似度达到95%以上，并且均是一个完整的ORF（LmHsfA2为1212bp，LmHsfA4为1659bp，LmHsfA5为1215bp），说明克隆成功，可以进行下面实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥APX家族基因在植物生长发育与非生物逆境胁迫响应中的作用分析[J]. 李泽琴,李锦涛,邴杰,张根发. 遗传. 2019(06)
[2]过表达FaSAMDC基因提高黑麦草属植物的抗旱性和耐热性[J]. 曾庆飞,韦鑫,蔡一鸣,舒健虹,吴佳海,王小利. 草业学报. 2017(12)
[3]热激转录因子调控植物逆境响应研究进展[J]. 田尉婧,殷学仁,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2017(01)
[4]盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较[J]. 许能祥,董臣飞,丁成龙,程云辉,张文洁,顾洪如. 草业学报. 2016(11)
[5]高温胁迫对黑麦草生长及生理代谢的影响[J]. 王日明,熊兴耀. 草业学报. 2016(08)
[6]番茄热激转录因子研究进展[J]. 王国栋,孔凡英,孟庆伟. 植物生理学报. 2013(03)
[7]高温胁迫对黄连幼苗活性氧代谢及保护酶活性的影响[J]. 李品明,杨丙贤,孙玉芳,宗学凤,王三根. 安徽农业科学. 2011(18)
[8]多年生黑麦草的逆境生理研究进展[J]. 马博英. 生物学杂志. 2010(02)
[9]羟基和超氧自由基的检测研究进展[J]. 张昊,任发政. 光谱学与光谱分析. 2009(04)
[10]高温干旱胁迫下三个多年生黑麦草品种叶绿体和线粒体超微结构的变化[J]. 万里强,石永红,李向林,何峰,贾亚雄. 草业学报. 2009(01)
博士论文
[1]超积累型东南景天SaHsf基因家族分析及SaHsfA4a/c耐镉功能研究[D]. 陈双双.中国林业科学研究院 2018
[2]玉米热激转录因子ZmHsfA4α的抗旱功能研究[D]. 王前前.安徽农业大学 2017
[3]高羊茅热激转录因子HsfA2c耐热调控功能研究[D]. 王秀云.南京农业大学 2017
[4]黑麦草遗传多样性分析以及遗传连锁图谱和渗入系的构建[D]. 关绚丽.中国农业大学 2014
[5]超表达OsNHX1、AtDREB1A基因获得抗盐、耐低温黑麦草转基因株系[D]. 武玉叶.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]大白菜HSF家族基因鉴定及分析[D]. 李红颖.曲阜师范大学 2015
[2]矮牵牛耐热性形态及生理指标的研究[D]. 邱勇波.内蒙古农业大学 2007
[3]利用抗逆调节转录因子（DREB1B和CBF1）基因转化多年生黑麦草提高其抗旱性[D]. 杨凤萍.中国农业大学 2005
本文编号：3593747
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多年生黑麦草LpHsf进化树
结果与分析273.2LmHsf受高温诱导的表达模式分析对一年生黑麦草“邦德”进行38℃高温处理，利用qRT-PCR检测LmHsfs基因在热处理0h、0.5h、1h、3h、6h、12h和24h七个时间点的表达量。结果如图3.2示，16个LmHsf基因对高温均有不同程度的响应，其中LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5和LmHsfB2受高温诱导且在1h时表达水平最高。同时，我们对黑麦草进行0、5、10天的干旱处理，并通过qRT-PCR分析LmHsf基因响应干旱的表达变化。如图3.3所示，LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5、LmHsfA8、LmHsfB1、LmHsfB2和LmHsfC3均是随着干旱时间的延长表达量不断增加，并在干旱10天时达到最高。结合高温和干旱两种胁迫，发现LmHsfA2、LmHsfA4、LmHsfA5和LmHsfB2在两种胁迫处理下表达模式是一致的，基于我们重点关注A类家族基因，最终选取LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5作为接下来的研究对象。图3.2黑麦草LmHsf家族成员响应高温的表达分析对“邦德”进行38℃高温处理0h、0.5h、1h、3h、6h、12h和24h并取样，检测LmHsfs基因在这七个时间点的表达量Figure3.2ExpressionanalysisofLmHsffamilyunderhightempreture"Bond"wastreatedatahightemperatureof38℃for0h,0.5h,1h,3h,6h,12hand24h,andsamplesweretakentodetecttheexpressionofLmHsfgeneattheseseventimepoints
黑麦草LmHsfs基因耐高温胁迫的功能解析及应用28图3.3黑麦草LmHsf家族成员响应干旱的表达分析D0：干旱0天；D5：干旱处理第5天；D10：干旱处理第10天Figure3.3ExpressionanalysisofLmHsffamilyunderdroughtstressD0:0daysofdrought;D5:day5ofdroughttreatment;D10:drytreatmentday103.3.LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5的克隆根据参考序列设计引物，以多花黑麦草对照、热处理1h和3h的混合cDNA为模板克隆基因LmHsfA2、LmHsfA4和LmHsfA5，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测。结果如图3.4显示，目的条带所在的位置与参考序列的长度一致（LmHsfA2参考序列长度为1209bp，LmHsfA4为1626bp，LmHsfA5为1224bp）。将三个基因的胶回收产物连接pESI-blunt载体，每个基因挑取4个菌落进行检测（图见3.5）并挑取阳性菌落送测。测序结果与参考序列的相似度达到95%以上，并且均是一个完整的ORF（LmHsfA2为1212bp，LmHsfA4为1659bp，LmHsfA5为1215bp），说明克隆成功，可以进行下面实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]拟南芥APX家族基因在植物生长发育与非生物逆境胁迫响应中的作用分析[J]. 李泽琴,李锦涛,邴杰,张根发. 遗传. 2019(06)
[2]过表达FaSAMDC基因提高黑麦草属植物的抗旱性和耐热性[J]. 曾庆飞,韦鑫,蔡一鸣,舒健虹,吴佳海,王小利. 草业学报. 2017(12)
[3]热激转录因子调控植物逆境响应研究进展[J]. 田尉婧,殷学仁,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2017(01)
[4]盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较[J]. 许能祥,董臣飞,丁成龙,程云辉,张文洁,顾洪如. 草业学报. 2016(11)
[5]高温胁迫对黑麦草生长及生理代谢的影响[J]. 王日明,熊兴耀. 草业学报. 2016(08)
[6]番茄热激转录因子研究进展[J]. 王国栋,孔凡英,孟庆伟. 植物生理学报. 2013(03)
[7]高温胁迫对黄连幼苗活性氧代谢及保护酶活性的影响[J]. 李品明,杨丙贤,孙玉芳,宗学凤,王三根. 安徽农业科学. 2011(18)
[8]多年生黑麦草的逆境生理研究进展[J]. 马博英. 生物学杂志. 2010(02)
[9]羟基和超氧自由基的检测研究进展[J]. 张昊,任发政. 光谱学与光谱分析. 2009(04)
[10]高温干旱胁迫下三个多年生黑麦草品种叶绿体和线粒体超微结构的变化[J]. 万里强,石永红,李向林,何峰,贾亚雄. 草业学报. 2009(01)
博士论文
[1]超积累型东南景天SaHsf基因家族分析及SaHsfA4a/c耐镉功能研究[D]. 陈双双.中国林业科学研究院 2018
[2]玉米热激转录因子ZmHsfA4α的抗旱功能研究[D]. 王前前.安徽农业大学 2017
[3]高羊茅热激转录因子HsfA2c耐热调控功能研究[D]. 王秀云.南京农业大学 2017
[4]黑麦草遗传多样性分析以及遗传连锁图谱和渗入系的构建[D]. 关绚丽.中国农业大学 2014
[5]超表达OsNHX1、AtDREB1A基因获得抗盐、耐低温黑麦草转基因株系[D]. 武玉叶.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]大白菜HSF家族基因鉴定及分析[D]. 李红颖.曲阜师范大学 2015
[2]矮牵牛耐热性形态及生理指标的研究[D]. 邱勇波.内蒙古农业大学 2007
[3]利用抗逆调节转录因子（DREB1B和CBF1）基因转化多年生黑麦草提高其抗旱性[D]. 杨凤萍.中国农业大学 2005
本文编号：3593747
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