棉花盐胁迫响应基因GhMYB73和GhSCL4的功能验证
发布时间：2021-06-07 10:56
陆地棉作为重要的纤维和油料作物被广泛种植。研究陆地棉响应逆境的分子机制,对棉花生产具有重要的意义。植物在适应盐胁迫的过程中形成了复杂的转录调控网络,其中转录因子在转录调控过程起重要作用。关于MYB和GRAS转录因子家族基因参与植物盐胁迫响应过程已经有报道。本研究整合陆地棉盐胁迫相关转录组数据,筛选到受盐胁迫诱导上调表达的MYB家族基因Gh MYB73和GRAS家族基因GhSCL4,通过遗传分析和生化实验揭示其在植物响应盐胁迫过程的功能和调控机制。主要研究结果如下:1、Gh MYB73过表达可提高转基因植株耐盐性qRT-PCR实验表明Gh MYB73受NaCl和ABA诱导上调表达。亚细胞定位和转录激活实验表明Gh MYB73是一个具有转录激活活性的转录因子。通过遗传转化,获得了两个单拷贝的T1代Gh MYB73过表达棉花株系OE2和OE3,对大田中生长的OE2和OE3的成熟期根系表型进行观察,发现2个过表达株系的侧根数目均显著多于对照材料ZM24。观察Gh MYB73过表达株系盐胁迫表型,发现过表达株系的耐盐能力显著高于ZM24。VIGS实验表明Gh MYB73沉默...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SOS途径对离子动态平衡的调节(Zhu2002)
华中农业大学2020届博士研究生学位论文8和ABF2起到关键作用(Lopez‐Molinaetal2002,Reevesetal2011)。ABA可以在蛋白或转录水平调控它们的活性，它们可以进一步的调控下游ABA反应基因表达(Finkelsteinetal2005)。图2ABA信号的传递过程(Cutleretal2010)。Figure2ThetransmissionprocessoftheABAsignal(Cutleretal2010).1.4.2Ca2+介导的信号转导途径植物受到盐胁迫后，细胞内的游离的Ca2+浓度([Ca2+]cyt)会发生瞬变（Ca2+,oscillations），并引起一系列的生理响应(Chengetal2002,Ludwigetal2004,Xuetal2010)。实际上几乎所有的胞外刺激都能引起Ca2+浓度变化，如高温、寒冷、光照强度、重力变化、机械损伤等物理刺激，病菌感染和植物激素等化学刺激(Hepler2005,Reddy2001)。Ca2+是植物体内目前唯一证实的起传递信号作用的第2信使，它不仅仅响应外界刺激，还参与维持细胞内环境稳态及调节生长发育的很多过程(Pardoetal1998,WhiteandBroadley2003)。植物细胞在正常状态下，胞质内保持很低浓度的游离Ca2+，约0.1μmol/L，这是为了避免Ca2+和磷酸根离子形成沉淀而影响ATP合成；而胞外和胞内的钙离子库中的Ca2+浓度较高(Knightetal1997)。胞内钙离子库是指液泡、内质网、线粒体等细胞器，这些细胞器储存着大量的Ca2+，当有需要时再将Ca2+释放到细胞质中。钙库和质膜上都具有可以调控Ca2+进入胞质的通道和泵出胞质的Ca2+/H+转运载体，如拟南芥、玉米中的CAX(cationexchanger)基因(Shigakiand
华中农业大学2020届博士研究生学位论文10钙调素CaM是植物细胞内响应钙信号的主要受体(McCormacketal2005,Raoetal2014)。拟南芥中含有7个CaM基因，他们共编码四种蛋白质亚型，第1种亚型由CaM1和CAM4编码，第2种亚型由CAM2、CAM3和CAM5编码，第3种亚型由CaM7编码，第4种亚型由CAM6编码(Crameretal1987,McCormacketal2005)。其中第1亚型的CaM1、CaM4和第3亚型的CaM7有4个氨基酸的序列差异，而第2亚型的CaM2、CaM3、CaM5和第3亚型的CaM7只有1个氨基酸不同。所有的CaM蛋白都含有四个Ca2+结合结构域（EF-手型），成熟折叠的CaM分子形成一个哑铃形状结构，两端各有两个球状的Ca2+结合区域(McCormacketal2005)。当CaM得到Ca2+后，其与下游蛋白的结合位点就会暴露出来，然后就可以结合调控各种靶蛋白，参与多种生理功能的调控过程。目前，还没有证据证明CaM自身具有酶功能，它都是通过作用于结合蛋白而行使功能的。在植物中CaM已经被证实，可以参与盐信号的传递(Yooetal2005)。在拟南芥中，CaM可以调控MYB2转录因子的表达而增强拟南芥对盐胁迫的抗性(Yooetal2005)。在大豆中，过表达GmCaM4后明显提高了植物盐胁迫的耐受力和对病原菌的抵抗力(Raoetal2014)。图3钙离子信号转导途径(Doddetal2010)。Figure3Calciumsignaltransductionpathway(Doddetal2010).1.4.3NO介导的信号转导途径一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一种生物活性分子，根据NO浓度、物种类别和发育阶段的不同，它对不同类型的细胞可能引起保护或毒害作用。它可以参与动物
【参考文献】：
期刊论文
[1]Designations for individual genomes and chromosomes in Gossypium[J]. WANG Kunbo,WENDEL Jonathan F.,HUA Jinping. Journal of Cotton Research. 2018(01)
[2]TaSCL14,a Novel Wheat（Triticum aestivum L.）GRAS Gene,Regulates Plant Growth,Photosynthesis,Tolerance to Photooxidative Stress,and Senescence[J]. Kunmei Chen,Hongwei Li,Yaofeng Chen,Qi Zheng,Bin Li,Zhensheng Li. Journal of Genetics and Genomics. 2015(01)
[3]我国棉花产业的困境与出路[J]. 张杰,王力,赵新民. 农业经济问题. 2014(09)
[4]钙对植物耐盐性的影响[J]. 戴高兴,彭克勤,皮灿辉. 中国农学通报. 2003(03)
[5]21世纪新疆土壤盐渍化调控与农业持续发展研究建议[J]. 田长彦,周宏飞,刘国庆. 干旱区地理. 2000(02)
[6]棉花品种资源耐盐性鉴定研究[J]. 刘国强,鲁黎明,刘金定. 作物品种资源. 1993(02)
博士论文
[1]中国棉花生产波动研究[D]. 谭砚文.华中农业大学 2004
硕士论文
[1]农田盐渍化土壤敏感指示植物筛选及其指示研究[D]. 李媛.东华大学 2009
本文编号：3216446
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SOS途径对离子动态平衡的调节(Zhu2002)
华中农业大学2020届博士研究生学位论文8和ABF2起到关键作用(Lopez‐Molinaetal2002,Reevesetal2011)。ABA可以在蛋白或转录水平调控它们的活性，它们可以进一步的调控下游ABA反应基因表达(Finkelsteinetal2005)。图2ABA信号的传递过程(Cutleretal2010)。Figure2ThetransmissionprocessoftheABAsignal(Cutleretal2010).1.4.2Ca2+介导的信号转导途径植物受到盐胁迫后，细胞内的游离的Ca2+浓度([Ca2+]cyt)会发生瞬变（Ca2+,oscillations），并引起一系列的生理响应(Chengetal2002,Ludwigetal2004,Xuetal2010)。实际上几乎所有的胞外刺激都能引起Ca2+浓度变化，如高温、寒冷、光照强度、重力变化、机械损伤等物理刺激，病菌感染和植物激素等化学刺激(Hepler2005,Reddy2001)。Ca2+是植物体内目前唯一证实的起传递信号作用的第2信使，它不仅仅响应外界刺激，还参与维持细胞内环境稳态及调节生长发育的很多过程(Pardoetal1998,WhiteandBroadley2003)。植物细胞在正常状态下，胞质内保持很低浓度的游离Ca2+，约0.1μmol/L，这是为了避免Ca2+和磷酸根离子形成沉淀而影响ATP合成；而胞外和胞内的钙离子库中的Ca2+浓度较高(Knightetal1997)。胞内钙离子库是指液泡、内质网、线粒体等细胞器，这些细胞器储存着大量的Ca2+，当有需要时再将Ca2+释放到细胞质中。钙库和质膜上都具有可以调控Ca2+进入胞质的通道和泵出胞质的Ca2+/H+转运载体，如拟南芥、玉米中的CAX(cationexchanger)基因(Shigakiand
华中农业大学2020届博士研究生学位论文10钙调素CaM是植物细胞内响应钙信号的主要受体(McCormacketal2005,Raoetal2014)。拟南芥中含有7个CaM基因，他们共编码四种蛋白质亚型，第1种亚型由CaM1和CAM4编码，第2种亚型由CAM2、CAM3和CAM5编码，第3种亚型由CaM7编码，第4种亚型由CAM6编码(Crameretal1987,McCormacketal2005)。其中第1亚型的CaM1、CaM4和第3亚型的CaM7有4个氨基酸的序列差异，而第2亚型的CaM2、CaM3、CaM5和第3亚型的CaM7只有1个氨基酸不同。所有的CaM蛋白都含有四个Ca2+结合结构域（EF-手型），成熟折叠的CaM分子形成一个哑铃形状结构，两端各有两个球状的Ca2+结合区域(McCormacketal2005)。当CaM得到Ca2+后，其与下游蛋白的结合位点就会暴露出来，然后就可以结合调控各种靶蛋白，参与多种生理功能的调控过程。目前，还没有证据证明CaM自身具有酶功能，它都是通过作用于结合蛋白而行使功能的。在植物中CaM已经被证实，可以参与盐信号的传递(Yooetal2005)。在拟南芥中，CaM可以调控MYB2转录因子的表达而增强拟南芥对盐胁迫的抗性(Yooetal2005)。在大豆中，过表达GmCaM4后明显提高了植物盐胁迫的耐受力和对病原菌的抵抗力(Raoetal2014)。图3钙离子信号转导途径(Doddetal2010)。Figure3Calciumsignaltransductionpathway(Doddetal2010).1.4.3NO介导的信号转导途径一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一种生物活性分子，根据NO浓度、物种类别和发育阶段的不同，它对不同类型的细胞可能引起保护或毒害作用。它可以参与动物
【参考文献】：
期刊论文
[1]Designations for individual genomes and chromosomes in Gossypium[J]. WANG Kunbo,WENDEL Jonathan F.,HUA Jinping. Journal of Cotton Research. 2018(01)
[2]TaSCL14,a Novel Wheat（Triticum aestivum L.）GRAS Gene,Regulates Plant Growth,Photosynthesis,Tolerance to Photooxidative Stress,and Senescence[J]. Kunmei Chen,Hongwei Li,Yaofeng Chen,Qi Zheng,Bin Li,Zhensheng Li. Journal of Genetics and Genomics. 2015(01)
[3]我国棉花产业的困境与出路[J]. 张杰,王力,赵新民. 农业经济问题. 2014(09)
[4]钙对植物耐盐性的影响[J]. 戴高兴,彭克勤,皮灿辉. 中国农学通报. 2003(03)
[5]21世纪新疆土壤盐渍化调控与农业持续发展研究建议[J]. 田长彦,周宏飞,刘国庆. 干旱区地理. 2000(02)
[6]棉花品种资源耐盐性鉴定研究[J]. 刘国强,鲁黎明,刘金定. 作物品种资源. 1993(02)
博士论文
[1]中国棉花生产波动研究[D]. 谭砚文.华中农业大学 2004
硕士论文
[1]农田盐渍化土壤敏感指示植物筛选及其指示研究[D]. 李媛.东华大学 2009
本文编号：3216446
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