拟南芥糖基转移酶基因UGT75X参与植物对逆境适应性的作用分析

发布时间：2018-02-25 15:21

  本文关键词： 拟南芥 糖基转移酶 UGT75X 脱落酸 耐逆性　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：脱落酸(Abscisicacid,ABA)作为一个多功能的植物激素,它在促进休眠、抑制生长、促进气孔关闭、种子萌发、胚胎发育、果实成熟和脱落及参与外界非生物胁迫中发挥重要作用。糖基转移酶通过催化糖基化反应将糖基从核苷酸糖供体移至受体分子上,从而改变受体的稳定性、水溶性、生物活性及亚细胞定位等,在维持植物的正常生长发育过程及调节植物细胞代谢平衡中发挥重要作用。最近几年针对植物糖基转移酶这个大家族的研究越来越深入。不同的糖基转移酶糖基化的受体不同其功能也不尽相同,直到现在只有少数的催化活性和作用已经明确,仍有很多成员的功能作用不清楚。相关芯片数据显示,糖基转移酶UGT75X(因本论文数据尚未发表,暂用此名称代替)能够受非生物胁迫诱导表达。推测该基因可能在植物应对非生物胁迫中发挥作用。本论文针对糖基转移酶基因UGT75X进行了相关实验,探索其在参与植物对逆境的适应性方面的功能作用。主要的研究内容及结果如下。通过qRT-PCR和promoter:GUS转基因植物的研究发现,UGT75X基因能够被ABA、盐胁迫、干旱胁迫诱导上调表达。通过纯化该糖基转移酶和体外酶活鉴定,发现UGT75X能够糖基化脱落酸,并且通过比较来源于UGT75X转基因植物与野生型拟南芥的可溶性蛋白对ABA的催化活性,也证明了UGT75X的超表达提高了对ABA的糖基化修饰活性。我们进一步对UGT75X的转基因植物进行了非生物胁迫相关实验,发现UGT75X转基因株系在盐、干旱及ABA处理条件下,其萌发率和萌发生长期子叶转绿率都比野生型明显提高,耐逆性增强。这可能是由于UGT75X的糖基化活性降低了内源ABA对萌发的抑制作用,从而种子萌发和转绿生长得到促进。在对土壤培养的萌发后苗子进行盐、干旱处理实验时,却发现UGT75X过表达株系的存活率比野生型降低,叶片离体失水率也比野生型加快,出现对逆境胁迫抵抗性下降的表型。在ABA诱导的气孔关闭实验中,发现UGT75X转基因植物对ABA不敏感,气孔开度比野生型大。我们认为这可能是由于UGT75X糖基化ABA减少了转基因植物体内ABA的含量,逆境状态下的ABA信号减弱,使植物表现出对逆境敏感的表型。通过qRT-PCR我们分析了萌发后生长阶段UGT75X转基因植物以及野生型拟南芥中的ABA依赖和非依赖途径相关抗逆基因在转录水平的表达变化。结果发现ABA依赖途径中的关键基因,如RD22、RAB18、RD29A、RD29B、AIL1、AREB1,他们的表达量在UGT75X转基因植物中比野生型明显下降;非ABA依赖途径的重要转录因子,如DREB2A经过非生物胁迫处理后,在UGT75X转基因植物中的表达量也比野生型显著的降低。这些结果说明UGT75X基因在萌发后对耐逆性的负调控作用可能是通过ABA依赖型和ABA非依赖型两条不同途径导致的。本研究从UGT75X糖基化修饰ABA的角度,发现了该基因在植物对逆境适应性方面的作用,表现为萌发期增强抗逆,而萌发后降低抗性,可能反映了该基因的作用与植物发育阶段有密切关系。该研究丰富了植物耐逆的分子机理,也为提高农作物萌发期耐逆性奠定了理论基础。该工作还需要利用UGT75X基因的突变体进一步研究该糖基转移酶的功能。
[Abstract]:......
【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】：Q943.2

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