玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因ZmMIPS的克隆及其抗旱功能鉴定
发布时间：2020-06-15 00:14
【摘要】：玉米(Zea mays L.)是重要的粮食作物之一,干旱胁迫严重影响了玉米产量。相关研究结果表明过表达L-肌醇-1-磷酸合成酶基因(MIPS,L-myo-inositol-1-phosphate synthase)可增强植物对高盐、冷和氧化等环境的耐受性。MIPS是肌醇合成的限速酶,主要负责催化葡萄糖-6-磷酸转变为L-肌醇-1-磷酸,之后再由IMP(myo-inositol monophosphatase)催化生成肌醇。肌醇及其衍生物在生物体的生长发育中发挥着重要的作用。本研究以玉米自交系B73为实验材料,通过同源比对,克隆得到编码玉米肌醇-1-磷酸合成酶的ZmMIPS基因,并对其功能及表达调控进行研究。主要研究结果如下:1.在玉米基因组中克隆得到2个MIPS基因,分别命名为ZmMIPS1(GRMZM2G155242)和ZmMIPS2(GRMZM2G004528)。两者编码产物在体外均具有合成L-肌醇-1-磷酸的活力。2.动力学实验表明ZmMIPS2对G-6-P的Km明显大于ZmMIPS1。ZmMIPS1与ZmMIPS2活性的发挥对NAD~+含量的依赖程度不同。3.ZmMIPS1和ZmMIPS2在多个组织均有表达,且ZmMIPS2在叶及胚中表达量较高。ZmMIPS1和ZmMIPS2在胚发育的前中期表达量较高。此外,ZmMIPS1和ZmMIPS2受热激、渗透(Mannitol)、氧化(MV)和ABA的诱导表达。4.在玉米叶肉原生质体过表达ZmDREB2A后,内源ZmMIPS的mRNA及蛋白积累量明显上升。构建ZmMIPS启动子驱动Rluc表达以及2×35S启动子驱动Fluc表达的双荧光素酶表达载体,将其分别与GFP或ZmDREB2A的表达载体共转化玉米叶肉原生质体,发现与ZmDREB2A表达载体共转化的原生质体中Rluc活性明显升高。证明ZmDREB2A上调ZmMIPS1和ZmMIPS2的表达。5.过表达ZmMIPS提高了拟南芥叶片中的肌醇含量和拟南芥的抗旱性。综上所述,本研究在玉米中共克隆得到2个ZmMIPS基因,这两个基因响应多种非生物胁迫。同时,ZmDREB2A正调控ZmMIPS的表达,过表达ZmMIPS可大幅提升植物的抗旱性。
【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】：Q943.2;S513
【图文】：
图 1 各类肌醇代谢物及其生物学功能简介(Loewus & Murthy, 2000)Fig. 1 Different inositol metabolites and their biological functions.1 植酸（IP6）植酸是肌醇重要的的衍生物，因一个植酸含有 6 个磷酸基团，故植酸一般作存库，用于维持植物体内磷含量的动态平衡。植酸可以储存于植物的各个组织种子在发育及成熟过程中，胚是植酸的主要储存部位，而在水稻中植酸及磷于糊粉层，而非胚乳(Shi et al., 2003, Wang et al., 2016b, Iwai et al., 2012)。肌醇植物体内是一种抗氧化剂，在种子储藏中可能主要是通过螯合铁离子，抑制氧化反应进而达到抗氧化的作用(Doria et al., 2009)。IP6 与 mRNA 的核输出rk et al., 1999)，此外，由 InsP6Ks 催化合成的 InsP7 和 InsP8 在酵母中参与同源(Luo et al., 2002)。.2 磷脂酰肌醇（PtdIns）与 1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）磷脂酰肌醇不仅作为细胞膜的重要组成部分维持细胞膜的完整及稳定，而且信号转导。磷脂酰肌醇参与 G 蛋白偶联受体的信号转导，磷脂酰肌醇 4,5-二
二章 玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因 ZmMIPS 的鉴定与其表达蛋白的酶活分MIPS 蛋白三维结构及配体结合位点分析 在 线 网 站 I-TASSER (https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-T的三维结构和活性位点进行预测。与分析 ZmMIPS 候选基因的克隆及分析拟南芥 AtMIPS1 蛋白序列在玉米 B73 数据库中进行 Blast 分析，产物（GRMZM2G155242-P01, GRMZM2G004528-P03）与其高度别位于 1 号染色体与 9 号染色体上，均含有 10 个外显子和 9 个内个氨基酸残基。将其作为编码 Myo-Inositol 1-Phosphate Synthase 的为 ZmMIPS1 和 ZmMIPS2。
本文编号：2713583
【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】：Q943.2;S513
【图文】：
图 1 各类肌醇代谢物及其生物学功能简介(Loewus & Murthy, 2000)Fig. 1 Different inositol metabolites and their biological functions.1 植酸（IP6）植酸是肌醇重要的的衍生物，因一个植酸含有 6 个磷酸基团，故植酸一般作存库，用于维持植物体内磷含量的动态平衡。植酸可以储存于植物的各个组织种子在发育及成熟过程中，胚是植酸的主要储存部位，而在水稻中植酸及磷于糊粉层，而非胚乳(Shi et al., 2003, Wang et al., 2016b, Iwai et al., 2012)。肌醇植物体内是一种抗氧化剂，在种子储藏中可能主要是通过螯合铁离子，抑制氧化反应进而达到抗氧化的作用(Doria et al., 2009)。IP6 与 mRNA 的核输出rk et al., 1999)，此外，由 InsP6Ks 催化合成的 InsP7 和 InsP8 在酵母中参与同源(Luo et al., 2002)。.2 磷脂酰肌醇（PtdIns）与 1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）磷脂酰肌醇不仅作为细胞膜的重要组成部分维持细胞膜的完整及稳定，而且信号转导。磷脂酰肌醇参与 G 蛋白偶联受体的信号转导，磷脂酰肌醇 4,5-二
二章 玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因 ZmMIPS 的鉴定与其表达蛋白的酶活分MIPS 蛋白三维结构及配体结合位点分析 在 线 网 站 I-TASSER (https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-T的三维结构和活性位点进行预测。与分析 ZmMIPS 候选基因的克隆及分析拟南芥 AtMIPS1 蛋白序列在玉米 B73 数据库中进行 Blast 分析，产物（GRMZM2G155242-P01, GRMZM2G004528-P03）与其高度别位于 1 号染色体与 9 号染色体上，均含有 10 个外显子和 9 个内个氨基酸残基。将其作为编码 Myo-Inositol 1-Phosphate Synthase 的为 ZmMIPS1 和 ZmMIPS2。
【相似文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 郝广龙;玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因ZmMIPS的克隆及其抗旱功能鉴定[D];西北农林科技大学;2019年
本文编号：2713583
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/2713583.html
