小麦小分子RNA-TaMIR2275分子特征和抗逆功能研究

发布时间：2020-05-31 09:04

【摘要】：近年来,小分子RNA成为研究热点,其调控植物生长发育及逆境适应能力的研究已经出现了大量报道。关于植物miRNA应答各种非生物逆境胁迫方面研究表明,植物在遭受逆境胁迫时,会通过调节miRNA的表达谱以应答这些逆境胁迫,这些受逆境诱导的miRNA可能与植物的抗逆性有关。本研究在前期实验室工作的基础上,对小麦miRNA家族成员中的小分子TaMIR2275抵御低氮能力和耐盐特征进行了研究,主要研究结果如下:1.本研究的小分子TaMIR2275来源于目前已发布在国际miRNAs网站,TaMIR2275初始序列长度为265nt,成熟区位于223nt至245nt,长度为22nt,成熟序列为UUUGGUUUCCUCCAAUAUCUCG。对小分子TaMIR2275在低氮和盐分胁迫下表达的时间模式进行研究,在低氮和盐分以及恢复处理中,TaMIR2275的表达水平呈现先升高后降低的特征,结果表明,TaMIR2275对氮素和盐分逆境应答成时间依赖特征。2.以野生型小麦品种石新828为材料,提取总RNA,反转录得到cDNA,克隆了TaMIR2275基因,并构建了TaMIR2275的正、反义植物表达载体pCAMBIA3301+TaMIR2275sen和pCAMBIA3301+TaMIR2275anti。采用农杆菌介导的遗传转化法获得了TaMIR2275的正义转基因株系3株,反义转基因株系7株。并且采用PCR技术扩增双元表达载体上的CaMV35s启动子区序列,利用除草剂涂抹叶片方法,对遗传转化烟草植株进行了验证,结果表明,TaMIR2275基因成功在转基因株系中表达。3.在植株形态结构方面,在氮素和盐分胁迫下,以野生型(WT)为对照,供试TaMIR2275正义株系生长势较好,主要表现在一下几点:株型较大、根系发达、叶面积大、叶片黄化程度低(低氮)、叶位多等,而TaMIR2275反义株系生长势过弱,形态结构方面也表现出对逆境适应性差。结果表明,TaMIR2275在低氮和盐分逆境下,能通过调控植物的形态结构的变化来抵抗或适应逆境,如以根系发达和增加叶片面积来对低氮和盐分做出一定的抵御及适应。4.在植株代谢生理方面,以野生型(WT)烟草植株为对照,在低氮和盐分胁迫下,供试TaMIR2275正义株系干鲜物质重、叶绿素和可溶性糖含量、保护酶活性等显著升高,而TaMIR2275反义株系的相关生理指标则较野生株系水平低。另外,在盐分胁迫下,TaMIR2275转基因株系叶片的气孔开度发生的明显变化,表现在:与野生株系对比,TaMIR2275正义株系的气孔开度较野生株系减小,而TaMIR2275反义株系则变化不明显。以上结果说明,TaMIR2275通过调节植株的代谢生理变化,来提高对低氮和盐分逆境的抵抗能力,例如保护酶SOD、POD、CAT活性的提高,减轻了活性氧对膜脂的攻击,防止膜的损伤,提高植物的抗逆能力。5.在逆境相关基因表达方面,在低氮胁迫下,TaMIR2275正义株系的硝酸盐转运蛋白基因(NRT)、亚硝酸还原酶基因(NIR)和谷氨酰胺合成酶基因(GS)的表达水平发生了明显变化,主要表现在:硝酸盐转运蛋白基因NtNRT1.2.2和NtNRT2.1及亚硝酸还原酶NtNIR4和谷氨酰胺合成酶(GS1、GS2、GS6、GS10)基因表达上调,而TaMIR2275反义株系则下调表达。在盐分胁迫下,对保护酶(SOD、POD、CAT)有关基因及ABA受体(PYL/PYR)相关基因和介导ABA信号转导的SnRK2家族基因表达水平分析研究,与野生株系比较,TaMIR2275正义表达株系的保护酶相关基因(SOD1、POD1.2、POD1.7、POD9、CAT、CAT1.1、CAT3)及ABA受体(PYL/PYR)基因和介导ABA信号转导的SnRK2家族基因的有关基因PYL1、PYL8、PYR1和SRK1、SRK2A-4、SRK3、SAPK1基因上调表达,而TaMIR2275反义表达株系的基因下调表达。以上结果表明,在低氮和盐分逆境胁迫下,TaMIR2275通过调控逆境相关基因的表达水平提高了植株对逆境的抵御能力。
【图文】：

模式图,小麦,模式,盐分

3 结果与分析分子 TaMIR2275 分子特征及氮和盐分胁 TaMIR2275 的初始序列长度为 265 nt，，经过一些列CCUCCAAUAUCUCG-3′，研究了该小分子 RNA 对低去除盐分胁迫的响应特点。结果表明，在低氮处理（的延长，小分子 TaMIR2275 的表达水平不断升高（图移到丰氮（6mmol/L N）的营养液中，小分子 TaMI，其表达水平逐渐地降低（图 3-1A）。结果表明，小答成时间依赖特征。小分子 TaMIR2275 在盐分处理与 3-2B。0h 12h 24h 48h 12h 24h 48h0.02mmol/L N 6mmol/L N

模式图,盐分,小麦,模式

平应答成时间依赖特征。小分子 TaMIR2275 在盐分处理与回如图 3-2B。图 3-1A 小麦小分子 TaMIR2275 应答低氮的时间表达模Fig.3-1AThe tempoal expression pattern of Wheat TaMIR2275 in reTaMTat0h 12h 24h 48h 12h 24h 48h0.02mmol/L N 6mmol/L NNaCl（0.5%）MS0h 12h 24h 48h 12h 24h 48h
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1

【参考文献】