拟南芥温度响应突变体的筛选与基因鉴定

发布时间：2020-07-12 00:34

【摘要】：环境压力限制了植物的生长和发育,并显著降低了农业重要作物的产量。在各种非生物胁迫中,温度是限制植物生长,降低生产力和质量的主要环境因素之一。当植物受到机械刺激、激素、病原体和低温等非生物胁迫,[Ca~(2+)]_(cyt)升高,Ca~(2+)作为第二信使,参与低温响应中的信号转导。EMS突变体分析是使用正向遗传学鉴定特定的生物过程或信号传导途径。近年来,已研究了植物温度胁迫耐受的机制和涉及温度胁迫信号的基因。几种信号通路参与温度应激信号传导。植物如何通过钙离子介导途径将环境温度变化信号转变为生物信号的研究并不多。本课题通过利用对Ca~(2+)敏感的水母发光蛋白,将钙成像技术与正向遗传学结合,以拟南芥EMS诱变库为材料,从库中筛选温度胁迫下胞内钙离子浓度降低的突变体,试图找到植物感受温度胁迫信号通路中Ca~(2+)相关的特异离子通道或相关调控基因,来揭示拟南芥对温度胁迫响应的钙信号分子机制。取得的成果如下:1.从EMS库中经过筛选得到温度胁迫诱导的钙信号缺失突变体,并通过图位克隆找到突变基因。将突变体与野生型AQ杂交,逐步筛选到F2代,然后测序,根据测序结果进行精细定位,得到目的基因。2.进行生理特性研究,得到突变体的下胚轴长度在较高温度下受到抑制,以及在较高温度条件下突变体的开花时间比野生型晚,证明该突变体是温度敏感型突变体。3.我们克隆了目的基因,构建了突变体基因载体,通过农杆菌侵染法转化到突变体植株中,将收获的T0代种子用含有Hyg抗性的培养基进行筛选,经过两代筛选,得到T2代种子,并进行了互补鉴定,得出该目的基因很有可能是温度响应的相关基因。通过上述研究,有望揭示植物中钙离子介导的环境温度感受器及其作用机理,为完善和建立植物响应环境温度变化的分子机制提供有力的理论依据,同时在实践上为采用基因工程方法提高作物耐受全球气候变化提供理论基础。
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：

拟南芥,途径,高温胁迫

图 1.1 拟南芥中的冷信号感知和响应途径[14]Fig1.1 Cold signal perception and responsive pathway in Arabidopsis高温胁迫

信号网络,热胁迫,植物,调节基因

图 1.2 调节植物热胁迫反应的信号网络Fig1.2 Signaling networks regulating plant heat shock responses克因子 HSF(heat shock factor)在植物、动物和酵母中发挥着保守研究表明，HSF 家族转录因子(HSFA1s)在植物中对 HS 调节基因

水母发光蛋白

水母发光蛋白-Ca2+反应

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