ThCAP基因对水稻的遗传转化及其启动子功能研究

发布时间：2017-09-03 08:03

  本文关键词：ThCAP基因对水稻的遗传转化及其启动子功能研究

  更多相关文章： ThCAP基因 转基因 水稻 启动子

【摘要】：水稻是我国重要粮食作物之一,对保障国家粮食安全做出突出贡献。近年,黑龙江省提出“千亿斤粮食产能工程”,水稻的高产、稳产将是其重要保障。然而,黑龙江省地处寒地,低温冷害影响了水稻生产。因此,开展抗冷基因及其启动子功能研究,不仅可为植物基因工程育种提供具有自主知识产权的优良基因及启动子,同时也可为植物抗冷机理研究奠定基础。本研究采用的柽柳冷适应蛋白ThCAP基因(登录号:AY587773),属于COR413基因家族成员之一。前期研究结果表明该基因的过表达能够提高山新杨(P.davidiana×P.bolleana)抵御冷胁迫的能力,且效果显著,但其在水稻中及其启动子的生物学功能未知。本研究通过转基因的方法进一步研究该基因及其启动子的功能。主要研究结果如下:1.构建pCUbi1390-ThCAP植物表达载体,通过农杆菌介导法,获得转ThCAP基因水稻抗性植株26个,通过PCR检测有18个为阳性植株,RT-PCR以及Western Blot试验证明该基因在水稻中能够正常转录,并翻译成正确的蛋白质。2.对5个T2代转基因植株低温处理试验表明,在正常生长条件下,转ThCAP基因水稻植株脯氨酸含量、MDA含量和相对电导率与非转基因对照植株无显著差异;低温处理7d后,转基因水稻脯氨酸含量显著高于非转基因对照植株,MDA含量、相对电导率显著低于非转基因对照植株。可见,ThCAP基因的表达,提高了转基因水稻抵抗低温的能力。3.利用染色体步移技术从柽柳基因组中克隆出ThCAP基因上游序列1538bp的启动子候选片段。生物信息学软件预测,该序列存在多种植物通用启动子元件及与非生物胁迫相关的顺式作用元件,表明该序列具有启动子的一般生物学功能。4.依据顺式作用元件的位置,构建ThCAP基因启动子的5’端缺失片段的GUS瞬时表达载体,转化拟南芥,低温条件下进行GUS诱导表达。组织化学染色结果表明,ThCAP基因启动子1538bp-900bp为冷响应的关键调控区域。在该区域之间存在DREB/CBF、bZIP、MYB类转录因子的顺式作用元件。本研究结果可为进一步阐明ThCAP基因表达调控途径奠定基础。本研究通过对水稻进行ThCAP基因的遗传转化及功能分析,明确ThCAP基因的过表达,可提高转基因水稻抵抗低温的能力。在此基础上,本文又克隆了ThCAP基因启动子区域,确定了该启动子具有启动子的一般生物学功能,同时通过对启动子进行系列片段缺失分析,推测ThCAP基因启动子1538 bp-900 bp为冷响应的关键调控区域。在该区域之间存在DREB/CBF、bZIP、MYB类转录因子的顺式作用元件。本研究结果可为进一步阐明ThCAP基因表达的调控途径奠定基础。
【关键词】：ThCAP基因 转基因 水稻 启动子
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文献综述10-16
• 1.1 低温胁迫和植物耐低温机理的研究进展10-12
• 1.1.1 低温胁迫与细胞膜10
• 1.1.2 低温胁迫与抗氧化调节10-11
• 1.1.3 低温胁迫与植物细胞内渗透调节物质11-12
• 1.1.4 低温胁迫与激素调节12
• 1.2 植物冷诱导COR基因的研究概况12-13
• 1.3 COR413蛋白家族13-14
• 1.3.1 COR413基因的发现13
• 1.3.2 COR413蛋白的分类和组织特异性13-14
• 1.3.3 COR413蛋白的结构14
• 1.3.4 COR413蛋白的功能预测14
• 1.4 本研究的目的和意义14-16
• 第二章 柽柳ThCAP基因的水稻遗传转化及分子生物学检测16-32
• 2.1 材料与方法16-24
• 2.1.1 植物材料、菌株和质粒16
• 2.1.2 主要试剂和仪器16-17
• 2.1.3 方法17-24
• 2.2 结果与分析24-29
• 2.2.1 ThCAP基因的扩增及扩增产物的双酶切鉴定24-26
• 2.2.2 工程菌的获得及检测26
• 2.2.3 农杆菌介导的水稻遗传转化26-27
• 2.2.4 转ThCAP基因水稻植株PCR检测27
• 2.2.5 转ThCAP基因水稻植株RT-PCR检测27-28
• 2.2.6 转ThCAP基因水稻植株Western Blot检测28-29
• 2.3 讨论29
• 2.4 小结29-32
• 第三章 转ThCAP水稻耐冷性分析32-38
• 3.1 材料与方法32-33
• 3.1.1 植物材料32
• 3.1.2 主要试剂和仪器32
• 3.1.3 转基因植株耐低温胁迫实验32-33
• 3.1.4 统计分析33
• 3.2 结果与分析33-35
• 3.2.1 转ThCAP基因水稻脯氨酸含量分析33-34
• 3.2.2 转ThCAP基因水稻丙二醛含量分析34-35
• 3.2.3 转ThCAP基因水稻相对电导率分析35
• 3.3 讨论35-36
• 3.4 小结36-38
• 第四章 柽柳ThCAP基因启动子的克隆及功能验证38-52
• 4.1 材料与方法38-46
• 4.1.1 材料38-39
• 4.1.2 方法39-46
• 4.2 结果与分析46-50
• 4.2.1 柽柳ThCAP基因 5′上游序列的克隆46
• 4.2.2 柽柳ThCAP基因启动子序列分析46-48
• 4.2.3 柽柳ThCAP基因启动子 5′系列缺失植物表达载体构建48
• 4.2.4 转ThCAP基因启动子系列缺失拟南芥株系的GUS染色48-49
• 4.2.5 ThCAP基因启动子中冷响应的关键调控区域鉴定49-50
• 4.3 讨论50-51
• 4.4 小结51-52
• 第五章 结论52-54
• 附录54-58
• 参考文献58-68
• 致谢68-70
• 作者简介70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏楠;赵宏伟;吕艳超;赵振东;邹德堂;刘化龙;王敬国;贾琰;;灌浆结实期冷水胁迫对寒地粳稻籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响[J];中国水稻科学;2016年01期

2 鹿占黔;陈祖国;陈家兴;罗廷松;游年顺;周义;赵高珍;;强抗寒性稳产高产型杂交水稻早熟新品种安优08的选育[J];种子;2014年03期

3 向殿军;满丽莉;王丽娜;张娣;殷奎德;宋群雁;徐正进;;BcICE1基因表达模式及调控转基因水稻抗冷通路研究[J];分子植物育种;2013年06期

4 刘晓静;郭凌飞;李鸣;刘海斌;梁朝旭;徐林;陆建勋;;水杨酸对低温胁迫下甘蔗苗期抗寒性的效应[J];中国农学通报;2011年05期

5 周明琦;吴丽华;沈忱;林娟;;ABA、MeJA和SA诱导下的荠菜CBF途径冷响应相关基因表达调控研究[J];中国农业科技导报;2010年06期

6 张楠;洪永聪;王玉;丁兆堂;;脱落酸和水杨酸对越冬期茶树叶片抗寒生理指标的影响[J];北方园艺;2010年22期

7 王易振;杨治国;曾祥琼;张廷惠;;低温处理对青蒿叶片脯氨酸、SOD和CAT的含量及蛋白质的影响[J];基因组学与应用生物学;2010年05期

8 徐濵;王U喼，

本文编号：783783