ABA调控冬小麦抗寒相关转录因子表达模式的分析及功能探究

发布时间：2020-06-13 21:27

【摘要】：黑龙江省位于我国东北部地区,地处高纬度,冬季季风较大,气温较低并且持续时间也较长,不利于冬小麦的生长发育,这里严重束缚着冬小麦的生长种植。冬小麦(Triticum aestivum L.)东农冬麦1号(Dongnongdongmai1,Dn1)是首例在黑龙江省安全越冬的强抗寒品种,对其开展抗寒研究具有重要的现实意义。脱落酸(ABA)作为一种重要的激素信号调节分子,在植物调节非生物胁迫过程中具有关键的作用。本实验以Dn1为原材料,挑选与抗逆相关的6个转录因子基因,在大田自然降温(5℃、0℃、-10℃、-25℃)条件下,探究其转录水平表达是否受ABA及低温诱导调控。通过定量方法,测定6个转录因子其在低温下的相对表达水平,并对其进行生物信息学预测分析,对TabZIP1进行亚细胞定位分析,克隆并构建TabZIP1的过表达载体,转染拟南芥并进行TabZIP1瞬时表达模式分析,进而补充转录因子调控冬小麦抗寒的机制。研究结果如下:(1)在大田自然降温到5℃、0℃、-10℃、-25℃时,实时荧光定量RT-PCR分析转录因子基因表达量显示:在低温下,Dn1分蘖节中6个转录因子基因(TabZIP1、TaWabi5、TaMYB1、TaMYB80、TaNAC2和TaWRKY80)的基因表达量均在-10℃达到最高,表明-10℃温度是Dn1中寒冷胁迫相关转录因子基因响应低温调节的温度关键点。外源ABA处理后,除了TaMYB1外,其余5个转录因子的基因表达量在-25℃达到最高,其中TabZIP1增加最为显著。(2)农杆菌侵染烟草叶片下表皮细胞,亚细胞定位结果显示:TabZIP1其定位于细胞核内。(3)TabZIP1生物信息学分析:TabZIP1全长1167 bp,编码388个氨基酸,TabZIP1具有保守的BRLZ基序结构域,其表达产物为疏水蛋白,无信号肽或跨膜结构域;TabZIP1蛋白二级结构为mixed型;同源氨基酸蛋白多序列比对表明TabZIP1蛋白含有典型的碱性氨基酸序列特征结构域;系统发育分析表明:TabZIP1与单子叶植物的bZIP聚类关系较近,其中小麦与大麦聚到了一组,亲缘关系较近。(4)克隆获得Dn1的TabZIP1基因,长度为1164 bp,并与植物表达载体连接,成功构建了TabZIP1的过表达载体pCAMBIA1301-35S,然后用浸花法浸染拟南芥,从而得到过表达转TabZIP1植株。对转染后的拟南芥收取种子,筛选至T3代纯合种子,对生长到4周左右的幼苗植株进行低温处理,生理指标检测结果表明:转ox-TabZIP1株系中叶绿素含量高于WT型及bzip1植株,转ox-TabZIP1株系中MDA含量和相对电导率低于WT型及bzip1植株。
【图文】：

等非生物胁迫对植物生长发育的影响生长发育过程中，会受到各种非生物胁迫，包括干旱、高盐、冻害、低重金属毒性、O3、CO2、SO2污染、土壤 pH、紫外线（UV-B）照射等旱、温度、盐分和金属毒性是作物损失的主要原因。植物在一定程度上影响。植物都有适合其本身的温度，太高或太低都会影响其生长状态，对低温而言，冷胁迫是影响植物生长发育的最具破坏性的环境因素之一农业生产力，冷应激通过直接抑制代谢反应和间接诱导渗透、氧化和其化过程，，会严重限制了作物的生长发育，对于一些作物来说，会导致其们的胁迫信号级联以克服胁迫的消极影响。然而，很难理解植物是同时，还是单个信号级联控制多种应激反应。生物体内的生物系统非常复杂应（在几分钟内）开始，到应激事件结束过程中，包括基因、蛋白质、信号分子在克服压力方面起着至关重要的作用。然而，很难同时理解所络和反应速率。了解所有这些事件需要对植物由内到外，包括形态、生学事件的综合知识。

pCAMBIA1301-GFP的结构
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.11

【参考文献】

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本文编号：2711767