SnRK1蛋白激酶对草莓和番茄植株碳代谢与生长的影响

发布时间：2020-05-18 15:31

【摘要】：SnRK1蛋白激酶与SnRK2及SnRK3同属于SnRKs蛋白激酶超家族,是调节植物碳氮代谢和能量平衡的关键开关。本实验以‘妙香7号’草莓为试材,利用已经公布的草莓全基因组数据,鉴定了草莓中5个SnRK1成员。利用实时荧光定量技术分析了FaSnRKs的组织表达特性及草莓根系和叶片对SA处理的响应特性。研究了SA对草莓SnRK1活性和对植株生长、碳代谢的影响。同时以超表达桃SnRK1蛋白激酶α催化亚基编码基因PpSnRK1α(ppa004347m)的番茄植株T2-3及野生型番茄WT为材料,研究了的营养缺乏条件下,SnRK1对植株生长的影响,为以SnRK1为靶点调控果树植物生长发育提供理论参考。主要研究结果如下:1.在草莓基因组中,SnRK1家族发现有5个成员,将其命名为FaSnRK1α(FANhyb_rscf00000747.1.g00007.1)、FaSnRK1β(FANhyb_rscf00002795.1.g00001.1)、FaSnRK1γ(FANhyb_rscf00000016.1.g00029.1)、FaSnRK1βγ1(FANhyb_rscf00001741.1.g00001.1)、FaSnRK1βγ2(FANhyb_rscf00000139.1.g00009.1),其cDNA全长分别为1601bp、768bp、1290bp、1331bp和1596bp。将以上基因的氨基酸序列与其他物种同源基因进行比对分析,发现FaSnRK1s与其他物种同源性较高,系统进化树分析表明,栽培草莓(Fragaria×ananassa)SnRK1的氨基酸序列与野草莓(Fragaria vesca)同源关系非常相近。2.荧光定量检测结果显示FaSnRK1s在草莓根、茎、叶、花及果实中均有表达。FaSnRK1α和FaSnRK1βγ1在叶中表达量最高,FaSnRK1β、FaSnRK1γ和FaSnRK1βγ2在花中表达量最高,各基因在果实中的表达量相对较弱。3.水杨酸处理草莓叶片和根系,不同部位对SA处理响应不同:在根中,FaSnRK1s对外源水杨酸处理比较敏感,一般在0.5-1 h内表达量达到最高水平,随后表达水平下降,直至稳定在初始水平;在叶片中FaSnRK1s对外源水杨酸处理的响应相对比较迟钝,一般在1-2 h内表达量达到最高水平,随后均趋于下降至初始水平。表明水杨酸对根系和叶片中FaSnRK1s表达的刺激是短期的。相对较高浓度的SA处理(80μM和100μM)草莓功能叶片及根系,短时间内其SnRK1酶活性均有不同程度升高,24h后效果不明显。4.水杨酸处理后草莓叶片净光合速率提高,当天下午5:00测定的可溶性糖和淀粉含量均有显著增加。盆栽草莓冲施一定浓度水杨酸后,叶片光合速率提高,可溶性糖和淀粉含量提高,对植株生长有一定促进作用。说明水杨酸可以通过影响草莓叶片碳代谢而影响植株生长。5.低营养下,T2-3番茄叶片和根系中的SnRK1酶活性比WT高41.55%和39.46%;功能叶片的净光合速率平均比野生型高18.89%;12 d后叶片SOD、POD、CAT活性比野生型高35.56%、28.85%和14.90%;根系活力比野生型高26.39%;叶片中氮磷含量显著高于野生型,钾含量两者差别不大,在根系中氮磷含量差别不大,而钾含量显著高于野生型,且氮素向茎叶中的分配比率增加。表明在营养缺乏条件下,超表达PpSnRK1α可以提高番茄功能叶净光合速率,促进植株对氮素的吸收,从而延缓叶片衰老。
【图文】：

SNF1/AMPK/SnRK1蛋白激酶复合体各亚基的结构和功能Fig.1-1StructuralandfunctionalfeaturesinsubunitsofSNF1/AMPK/SnRK1proteinkinasecomplexes(Ghillebertetal.,2011)

SnRK1蛋白激酶对草莓和番茄植株碳代谢与生长的影响

植物中SnRK1蛋白激酶的功能Fig.1-3ThefunctionsofSnRK1inplant(PolgeandThomas,2007)
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S668.4;S641.2

【参考文献】