长白落叶松LoCAT基因的克隆及功能分析

发布时间：2020-07-11 19:34

【摘要】：在逆境胁迫下,植物积累了大量的活性氧(ROS),导致膜脂、DNA及细胞组分的严重损伤,从而严重影响植物的生长发育、分布及品质的形成。过氧化氢酶(CAT)属血红蛋白酶类,有催化过氧化氢降解为分子氧和水,避免过氧化氢毒害的作用,CAT的过量表达可有效清除植株体内的ROS,提高其对氧化胁迫的抗性。本研究克隆了长白落叶松的CAT基因(LoCAT),通过生物信息学方法分析该基因,对其编码的蛋白质进行了预测,并采用实时荧光定量RT-PCR分析了该基因的组织表达特异性和应对非生物胁迫的表达模式;此外,构建LoCAT基因的植物表达载体,并转化到烟草和长白落叶松基因组中;在干旱和盐胁迫下分别对转基因烟草的抗性植株和长白落叶松的抗性愈伤组织进行相关生理指标的测定分析,以验证其基因功能。主要研究结果如下:(1)以长白落叶松转录组数据库中获得的CAT基因全长序列设计引物,克隆得到长白落叶松CAT基因。该基因完整的开放阅读框(ORF)长度为954bp,共编码317个氨基酸。系统进化树分析,长白落叶松与北美云杉、银杏等亲缘关系较近。(2)利用实时荧光定量RT-PCR技术分析了LoCA 基因在长白落叶松中的组织表达特异性和应对非生物胁迫的表达。LoCAT基因在长白落叶松的根、茎、叶中均有表达,其中在茎部表达量最低,在叶中相对表达量最高。LoCAT基因在干旱和盐胁迫诱导下,其表达量整体上调。(3)构建LoCAT基因的植物表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草,对其转基因及野生型株系分别进行干旱及盐胁迫处理,测定相关的生理指标。转基因烟草的CAT、SOD和POD活性均高于野生型烟草,而MDA含量低于野生型烟草,说明转LoCAT基因提高了烟草的抗旱性和耐盐性。(4)通过农杆菌介导法转化长白落叶松的胚性愈伤组织,对转基因愈伤组织进行相关抗逆生理指标的测定,LoCAT基因提高了长白落叶松抗性愈伤组织的抗氧化能力。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S791.22
【图文】：

图１技术路线逡逑

图２－２大肠杆菌菌液ＰＣＲ产物逡逑长白落叶松基因生物信息学分析逡逑．１邋ＺｏＣＭｒ蛋白的理化性质分析逡逑过ＥｘＰＡｓｙ分析显示，长白落叶松Ｇ４ｒ基因蛋白分子式为Ｃ１６７５Ｈ２５２0Ｎ４５６邋０邋４７７Ｓ开放阅读框（ＯＲＦ）长度为９５４ｂｐ，共编码３１７个氨基酸（如图２－３）。对基酸序列进行生物信息学分析，结果显示：Ｃ４ｒ蛋白分子量为５６．８１ｋ邋Ｄ，含氨基酸（Ａｓｐ邋＋邋Ｇｌｕ）和带正电的氨基酸（Ａｒｇ邋＋邋Ｌｙｓ）个数分别为４４和４０个电点（ｐｉ）为６．２１，脂溶指数６８．２６，总平均亲水系数为－０．６４０，不稳定系，说明该蛋白为稳定的酸性亲水蛋白。逡逑

２．３．２．３蛋白跨膜结构的分析与亲疏水性的分析逡逑ＴＭＨＭＭ分析ＬｏＣ４ｒ蛋白跨膜结构域，结果表明ＬｏＣｄｒ不具有跨膜结构域，为非逡逑跨膜蛋白（如图２－６）。亲疏水性分析结果表明，该蛋白中第２６５位亲水性最强，得分逡逑为－３．０２２邋（分值越低亲水性越强，分值越高疏水性越强），第１５１位疏水性最强，得分逡逑为１．４８９

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 徐茜;陈亚宁;;胡杨茎木质部解剖结构与水力特性对干旱胁迫处理的响应[J];中国生态农业学报;2012年08期

2 赵文军;杨继周;胡保文;常剑;;抗旱相关基因在烟草中的应用研究进展[J];生物技术进展;2012年04期

3 景璐;刘涛;白玉娥;;草本园林植物耐盐性研究进展[J];中国农学通报;2011年13期

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本文编号：2750832