番茄冷调控蛋白SlCOR413IM1的功能分析

发布时间：2017-12-18 11:42

  本文关键词：番茄冷调控蛋白SlCOR413IM1的功能分析

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【摘要】：低温是影响植物生长、发育、产量以及地理分布的重要环境因子之一,也是作物生长发育中经常遇到的自然灾害之一。植物在其长期的进化过程中形成了复杂而高效的应答机制,以抵御和适应低温胁迫。在植物遭受低温胁迫时,低温调控网络ICE1-CBF-COR能够快速响应低温,提高植物的低温抗性。COR(cold-regulation)蛋白是一类在低温下快速表达的植物抗寒蛋白,对于叶绿体膜的稳定有着重要的作用。研究表明,除低温胁迫外,COR蛋白也能响应干旱和盐胁迫。番茄是一种起源于热带的冷敏感作物,对于逆境胁迫非常敏感,往往受到逆境胁迫的伤害,造成产量的严重损失。因此,研究逆境胁迫下番茄COR蛋白的功能,具有重要的理论和现实意义。本研究克隆了一个番茄编码冷调控蛋白的基因(SlCOR413IM1),将其转化烟草和番茄,以转正、反义SlCOR413IM1的番茄和过表达SlCOR413IM1的烟草为材料,探讨了转SlCOR413IM1基因番茄在低温胁迫下和过表达烟草在干旱胁迫下的相关功能,主要结果如下:(1)从番茄叶片中分离得到SlCOR413IM1(Gen Bank序列号:AK321304.1),该基因全长为982bp,包含669bp的开放阅读框,119bp的5?-UTR和194bp的3?-UTR,编码222个氨基酸,预测分子量为24.3k Da,等电点为9.75。(2)将SlCOR413IM1-GFP的融合蛋白在拟南芥原生质体中瞬时表达,通过激光共聚焦显微镜观察发现SlCOR413IM1蛋白定位于叶绿体。通过预测发现SlCOR413IM1蛋白可能为叶绿体内膜蛋白。(3)q RT-PCR分析发现,SlCOR413IM1在番茄的根、茎、叶、花和果中均有表达,其中在叶片中的表达量最高。同时,低温、干旱、高温、强光以及ABA均可诱导SlCOR413IM1表达,并且受低温的快速诱导表达。(4)构建SlCOR413IM1的过表达和抑制表达载体,利用农杆菌介导的叶盘法转化番茄和烟草,获得正、反义的转基因番茄和过表达烟草植株。通过PCR和q RT-PCR鉴定和筛选获得的转基因植株,结果表明成功获得了过表达的番茄和烟草植株以及抑制表达的番茄株系。(5)低温胁迫下,过表达SlCOR413IM1的番茄植株表现出较好的幼苗和成苗的生长状况,较低的细胞膜伤害程度;而反义植株的生长状况较差,细胞膜伤害程度较严重,表明过表达SlCOR413IM1的提高了转基因番茄的低温抗性,抑制SlCOR413IM1的表达使反义植株对低温更加敏感。(6)低温胁迫下,过表达SlCOR413IM1减轻了叶绿体膜的损伤,维持了较高的Pn、Fv/Fm、ΦPSII以及s FBPase和GAPDH的活性。过表达SlCOR413IM1减轻了低温胁迫对光合作用的抑制,也缓解了ROS的积累,进而提高了转基因番茄的低温抗性。(7)干旱胁迫下,过表达SlCOR413IM1的烟草减轻了对细胞膜的伤害,缓解了ROS的积累和PSII的光抑制,维持了较高的抗氧化酶(SOD和APX)活性和渗透调节物质的含量。进一步分析发现,高的抗氧化酶活性的维持不依赖于其转录水平。
【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】：Q943.2;S641.2

【参考文献】

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本文编号：1304059