转PeaT1水稻抗旱功能分子机制
发布时间：2020-08-27 22:19
【摘要】：诱导抗性是植物生长过程中抵御各种胁迫的重要手段。蛋白激发子具有诱导植物产生抗逆性的特点,在生物防控中具有重要的应用前景。因此对转激发子植株抗性机制研究不仅对植物异源基因表达功能分析提供参考,也对植株抗逆性遗传改良具有重要的理论与实践意义。本课题组前期从极细链格孢(Alternariatenuissima)中分离得到一个蛋白激发子PeaT1,并获得了异源表达PeaT1水稻纯合株系。本文研究了蛋白激发子PeaT1在水稻抗旱中的功能,初步阐述了 PeaT1在水稻抗旱中的作用机制。结果如下:(1)转PeaT1水稻抗旱性显著增强。转PeaT1水稻在抗旱复水后,存活率比野生型水稻提高20%;抗旱相关物质包括脱落酸、叶绿素和脯氨酸含量在抗旱过程中显著提高,丙二醛含量显著下降。qRT-PCR 检测证明,抗旱相关基因OsCPK9 OsSKIPa,OsNCED2,OsNAC9,OsTPKb,和OsEREBP1在转PeaT1水稻中的表达量显著高于野生型。(2)转PeaT1水稻中的胁迫相关蛋白高水平表达。利用Label free技术在野生型和转基因水稻中共鉴定出蛋白4493个,达到显著差异水平蛋白57个,其中上调32个,下调25个。GO分析表明差异蛋白主要参与新陈代谢、胁迫反应、蛋白代谢、细胞活动及生物进程等过程,其中参与胁迫反应的蛋白SKIP/SNW变化量最大,且在转基因中表达量较高。(3)PeaT1与水稻OsMIOX蛋白在体内和体外互作。酵母转化实验发现在50 mM 3-AT条件下PeaT1自激活现象可以抑制,通过酵母双杂筛选水稻叶片cDNA文库,初步获得9个候选互作蛋白,进一步验证发现肌醇加氧酶(OsMIOX)与PeaT1在酵母中特异性结合,并利用双分子荧光互补(BIFC)和Pull-down技术对互作真实性进行验证。(4)qRT-PCR和亚细胞定位结果表明,OsMIOX在转PeaT1水稻抗旱过程中表达量显著上调;原位杂交显示OsMIOX主要在叶肉细胞和花药中表达。OsMIOX-GFP与内质网Marker蛋白共定位,表明OsMIOX蛋白在内质网上发挥作用。(5)构建OsMOX过表达载体和敲除载体,获得过表达阳性水稻株系10株,基因敲除水稻株系6株。对过表达OsMIOX水稻进行抗旱胁迫,转录组学分析发现,有743个显著差异基因,其中上调基因534个,下调基因209个。GO与KEGG分析结果表明差异基因主要富集植物激素脱落酸,茉莉酸和糖代谢途径。综上所述,激发子PeaT1通过与OsMIOX互作并影响逆境胁迫相关基因表达来提高水稻的抗旱性。此研究不仅为激发子转基因抗性机制研究提供了一定的理论参考,也对水稻抗旱分子辅助育种的遗传改良具有重要的意义。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511
【图文】：
图１－１病原菌诱导的系统抗性示意图（Ｐｉｅｔｅｒｓｅｅｔａｌ．，２０１４）逡逑子识别模式逡逑Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ－ｂｉｎｄｉｎｇ邋ｓｉｔｅ邋ｌｅｕｃｉｎｅ－ｒｉｃｈ邋ｒｅｐｅａｔ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｇｅｎｅ）基因，广泛存在于基因进化中最快的．表现为基因数量的增多和病原菌压力下导致的基因序的受体（Ｈａｙａｓｈｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１０；邋Ｊａｃｏｂ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３；邋Ｋａｎｚａｋｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１２）。根据邋的不同可以分为两大类，一类是具有白细胞介素－１受体结构域的称之为７的邋ＣＣ邋结构域的称之为邋ＣＭＬｓ邋（Ｇｒｉｅｂｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１４；邋Ｍａｅｋａｗａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１１）。ＣＴ与双子叶植物都存在，而基因只在双子叶植物中（Ｊａｃｏｂｅｔａｌ．，２０１３；动物中，结构上相似的核苷酸结合受体位点与植物中的识别不尽相同（Ｇａｗａ邋ｅｔａｌ．，２０１１）．动物中的基因数目比较少，推测可能是适应免疫系统来别，从而导致基因数量的减少。同时与植物ＭＪｆｅ免疫信号相比．ＮＯＤ－Ｌ域（Ｔｉｎｇｅｔａｌ．，２０１０；Ｖｏｎｅｔａｌ．，２０１３）。然而分子结构研[偨峁砻鳎芴逶谙嗨频墓δ埽际峭ü藕糯寄Ｊ嚼唇惺侗鸬拇蚩牍乇眨粒模薪峒せ钭刺ǎ龋酰澹簦幔欤玻埃保常谥参铮危蹋壹せ畹哪Ｐ椭校味说模裕桑一蚴悄苡牒怂峤岷衔坏阃ü姿峄蛉チ姿峄墓汤创蚩蚬乇眨ǎ裕幔耄耄澹铄澹幔睿
本文编号：2806677
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511
【图文】：
图１－１病原菌诱导的系统抗性示意图（Ｐｉｅｔｅｒｓｅｅｔａｌ．，２０１４）逡逑子识别模式逡逑Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ－ｂｉｎｄｉｎｇ邋ｓｉｔｅ邋ｌｅｕｃｉｎｅ－ｒｉｃｈ邋ｒｅｐｅａｔ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｇｅｎｅ）基因，广泛存在于基因进化中最快的．表现为基因数量的增多和病原菌压力下导致的基因序的受体（Ｈａｙａｓｈｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１０；邋Ｊａｃｏｂ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３；邋Ｋａｎｚａｋｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１２）。根据邋的不同可以分为两大类，一类是具有白细胞介素－１受体结构域的称之为７的邋ＣＣ邋结构域的称之为邋ＣＭＬｓ邋（Ｇｒｉｅｂｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１４；邋Ｍａｅｋａｗａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１１）。ＣＴ与双子叶植物都存在，而基因只在双子叶植物中（Ｊａｃｏｂｅｔａｌ．，２０１３；动物中，结构上相似的核苷酸结合受体位点与植物中的识别不尽相同（Ｇａｗａ邋ｅｔａｌ．，２０１１）．动物中的基因数目比较少，推测可能是适应免疫系统来别，从而导致基因数量的减少。同时与植物ＭＪｆｅ免疫信号相比．ＮＯＤ－Ｌ域（Ｔｉｎｇｅｔａｌ．，２０１０；Ｖｏｎｅｔａｌ．，２０１３）。然而分子结构研[偨峁砻鳎芴逶谙嗨频墓δ埽际峭ü藕糯寄Ｊ嚼唇惺侗鸬拇蚩牍乇眨粒模薪峒せ钭刺ǎ龋酰澹簦幔欤玻埃保常谥参铮危蹋壹せ畹哪Ｐ椭校味说模裕桑一蚴悄苡牒怂峤岷衔坏阃ü姿峄蛉チ姿峄墓汤创蚩蚬乇眨ǎ裕幔耄耄澹铄澹幔睿
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