苹果质膜水通道蛋白基因PIP2;1的耐旱及耐盐性功能分析

发布时间：2020-05-12 15:53

【摘要】：黄土高原作为我国苹果(Malus domestica)主产区之一,具有光照充足,温差大的优势,但由于该地区年降水量少、降水时间分配不均衡以及土壤干燥等问题,影响苹果生产效益,且随着全球气候变化呈现加剧趋势。因此,开展苹果抗逆基因发掘、抗逆调控机理的研究对我国苹果产业的发展具有重要意义。质膜内在水通道蛋白PIP主要负责植物体内细胞膜上水、CO_2以及其他小分子溶质的运输。本课题以来自苹果抗旱砧木楸子(Malus prunifolia)的水通道蛋白基因MpPIP2;1为研究对象。通过遗传转化获得过表达该基因的转基因苹果和拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并对转基因拟南芥进行了干旱和盐胁迫处理,分析该基因在植物中的耐旱及耐盐性功能。此外,我们引入硅(Si,silicon),这一可缓解植物干旱胁迫的有益元素,分析苹果质膜水通道蛋白基因PIP2;1在硅缓解苹果植株干旱胁迫中的作用。所获得的主要结果如下:1.获得转MpPIP2;1基因拟南芥,且过表达MpPIP2;1基因能够提高转基因拟南芥耐旱和耐盐的能力。在干旱和盐胁迫下,转基因拟南芥种子萌发率和幼苗根长显著优于野生型;过表达MpPIP2;1基因的拟南芥幼苗丙二醛含量、相对电导率均显著低于野生型;过表达MpPIP2;1基因拟南芥的抗氧化能力-超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著高于野生型。这表明干旱和盐胁迫下,过表达MpPIP2;1基因能够降低拟南芥幼苗氧化损伤、提高幼苗抗氧化酶能力、缓解胁迫,促进拟南芥的生长。2.通过DNA和RNA水平分子鉴定,明确获得转MpPIP2;1基因苹果GL3幼苗。3.以水培及盆栽平邑甜茶(Malus hupenensis)幼苗为材料,分析苹果PIP2;1基因可能参与硅缓解苹果植株干旱胁迫过程。在PEG模拟干旱和土壤干旱胁迫下,外源施硅的平邑甜茶幼苗与对照相比体内硅含量更高,苹果幼苗叶片的损伤程度降低,抗氧化酶系的活性和光合参数提高,耐旱性更强,同时伴随幼苗叶片中PIP2;1基因表达表达量的提高。综上所述,本研究获得过表达MpPIP2;1转基因拟南芥和GL3苹果幼苗,且过表达MpPIP2;1基因能够增强转基因拟南芥的耐旱及耐盐性;苹果PIP2;1基因可能参与硅缓解苹果植株干旱胁迫过程,干旱胁迫下外源施硅的苹果幼苗体内硅含量升高,苹果PIP2;1基因的表达升高,植株耐旱性更强。
【图文】：

西北农林科技大学硕士学位论文中的作用；本文还以平邑甜茶幼苗作为研究材料，通过水培和大田干旱胁迫处理，分析苹果 PIP2;1 基因在硅缓解干旱胁迫中的响应。1.5 技术路线

第二章 过表达苹果质膜水通道蛋白基因 MpPIP2;1 在拟南芥中的耐旱及耐盐性功能分析表达 MpPIP2;1 转基因拟南芥的鉴定 农 杆 菌 花 序 浸 染 法 ， 将 携 带 MpPIP2;1 基 因 的 植 物 过 表 达2300-SmGFP-MpPIP2-1（附录 A）转入野生型拟南芥中。收获 T0 代含有卡那霉素的抗性培养基中，春化萌发 3 d 后, 置于光下继续培养。转入 MpPIP2;1 基因的拟南芥幼苗能够在中培养基中正常生长，叶片转入该基因的拟南芥幼苗叶片不能正常生长。将成功转入 MpPIP2;1 养土中进行培养，获得 T1 代株系，进行 DNA 和 RNA 水平的鉴定（选至 T3 代纯合，随机挑选出的 3 个株系(Line 7，，Line 9，Line 10)用于
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S661.1

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本文编号：2660462