小麦叶绿体过氧化物氧还酶基因TaBAS1的功能研究

发布时间：2017-12-17 09:26

  本文关键词：小麦叶绿体过氧化物氧还酶基因TaBAS1的功能研究

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【摘要】：小麦是重要的农作物,然而小麦属于甜土植物,对高盐的耐受性低,因此鉴定耐逆相关基因,并应用于小麦分子育种非常重要。实验室前期,将小麦渐渗系耐盐品种山融3号(SR3)及其亲本济南177(JN177)的全蛋白质组和叶绿体蛋白质组进行分析,发现了 SR3的耐逆基础是较强的氧化还原平衡维持能力,并且叶绿体与这个耐逆基础密切相关。本论文基于叶绿体和SR3耐逆基础间的密切联系,鉴定了一个在SR3和JN177间差异表达的氧化还原相关蛋白过氧化物氧还酶2-Cys peroxiredoxin基因TaBAS1,开展了以下工作。利用在拟南芥原生质体和烟草叶片中瞬时表达分析,发现TaBAS1定位于叶绿体。定量PCR分析显示,TaBAS1能够响应高盐和氧化等胁迫,暗示它参与非生物胁迫应答通路。为了验证TaBAS1的生物学功能,我们构建了TaBAS1异源过表达拟南芥转基因植株。结果显示,在萌发以及幼苗阶段,TaBAS1过表达株系均增强了对盐胁迫的耐受性。盐胁迫能够诱导渗透胁迫、ABA大量合成及ROS过度富集引起的氧化胁迫。TaBAS1过表达不改变拟南芥对渗透胁迫的耐受性及ABA的敏感性,但提高了对甲基紫精(MV)处理模拟的氧化胁迫。与野生型相比,TaBAS1过表达系中部分ROS清除酶编码基因表达量增加,但盐胁迫下ROS水平降低。结果显示,TaBAS1通过增强ROS清除能力、提高氧化胁迫抗性来增强耐盐能力。但是,TaBAS1过表达不增强对外源H202的抗性,暗示TTaBAS1对不同ROS的抗性特异性。与野生型相比,TaBAS1过表达系中ROS产生相关酶NADPH氧化酶(NOX)编码基因表达上调;NOX抑制剂抑制NOX活性时,TaBAS1过表达系的耐盐和抗MV诱导的氧化能力与野生型无显著差异。结果表明,TaBAS1改变了 ROS合成和清除相关酶组成的氧化还原平衡,并且TaBAS1的耐逆能力依赖NOX。叶绿体中的2-Cys peroxiredoxin与NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C(NTRC)可以发生相互作用,是叶绿体氧化还原系统的核心组分。与野生型相比,正常条件下TaBAS1过表达系中NTRC表达无明显变化,但NaCl和MV处理下表达量明显较高。NTRC抑制剂抑制NTRC活性时,TaBAS1过表达系的耐盐和抗MV诱导的氧化能力与野生型无显著差异。结果表明,TaBAS1的耐逆能力依赖NTRC,并暗示TaBAS1可能和NTRC协同作用,改变了胁迫条件下叶绿体氧化还原系统,并进一步影响了整个细胞的氧化还原稳态,提高耐盐能力。综上,我们验证了小麦氧化还原相关基因TaBAS1的耐逆功能,初步认识了叶绿体氧化还原系统和耐逆的关系,并显示TaBAS1是一个具有潜力的耐逆分子育种元件。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S512.1;Q943.2

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本文编号：1299615