转StCBF1与转ScCBF1基因拟南芥抗冻性与冷驯化能力研究

发布时间：2018-04-01 07:15

  本文选题：低温胁迫　切入点：StCBF1　出处：《山东农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：低温胁迫是影响植物生长发育的重要环境因子之一。植物在长期的生存进化过程中,形成了复杂有效的低温应答机制,其中依赖于CBF的低温信号途径在植物应对低温胁迫中具有重要作用。马铃薯是世界性重要的粮食与能源作物,但马铃薯在栽培过程中经常遭受冷冻害影响,严重时导致大面积减产,甚至绝收。Solanum tuberosum为耕作种,无法通过冷驯化提高抗冻性,Solanum commersonii为野生种,可以通过冷驯化来提高抗冻性。为了探究马铃薯的抗冻机制,我们对两个不同的马铃薯CBF1(StCBF1和ScCBF1)基因进行研究,探讨这两个CBF基因是否在马铃薯的抗冻和冷驯化中发挥着不同作用。本研究以野生型、转马铃薯StCBF1基因以及转马铃薯Sc CBF1基因拟南芥为材料,通过分析目的基因的生物学信息,检测了转基因材料的抗冻性以及冷驯化能力、半致死温度(LT50)、叶片净光合速率(Pn)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、活性氧(ROS)及丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性等生理指标以及CBF冷应答信号通路相关基因的相对表达量,探究StCBF1基因与ScCBF1基因在拟南芥抗冻性与冷驯化能力中的作用差异。主要结果如下:(1)根据目的基因的生物学分析以及蛋白序列比对发现,StCBF1基因与ScCBF1基因同源性很高,但是在转录激活区/功能未知区存在显著差异,这可能是导致两者功能差异的原因之一。(2)StCBF1基因与ScCBF1基因都定位于细胞核,在细胞核行使功能。(3)在冷冻处理并恢复后,转基因拟南芥的存活状况显著好于野生型拟南芥,同时转ScCBF1基因拟南芥存活状况显著好于转StCBF1基因拟南芥。(4)无论是否经过低温处理,转基因拟南芥LT50显著低于野生型拟南芥,转ScCBF1基因拟南芥LT50显著低于转StCBF1基因拟南芥,并且经过冷驯化之后,转ScCBF1基因拟南芥LT50显著下降,而转StCBF1基因拟南芥LT50无显著下降。(5)低温胁迫降低了拟南芥的光合速率、气孔导度等光合参数,与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥维持了较高的光合参数,同时转ScCBF1基因拟南芥的光合参数显著高于转StCBF1基因拟南芥。(6)与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥在低温处理后能维持较高的Fv/Fm;转ScCBF1基因拟南芥Fv/Fm显著高于转StCBF1基因拟南芥。(7)低温胁迫下,拟南芥体内H_2O_2含量、O_2~·-的产生速率明显升高,转基因拟南芥体内H_2O_2含量和O_2~·-的产生速率显著低于野生型拟南芥,转StCBF1基因拟南芥中ROS的积累高于转ScCBF1基因拟南芥。(8)与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥能够维持较高的抗氧化酶活性、较低的膜脂过氧化程度;两种转基因拟南芥相比,转ScCBF1基因拟南芥的抗氧化酶活性高于转StCBF1基因拟南芥,而膜脂过氧化程度低于转StCBF1基因拟南芥。(9)与野生型和转ScCBF1基因拟南芥相比,转StCBF1基因拟南芥能维持较高的脯氨酸含量;经过低温处理之后,转StCBF1基因拟南芥可溶性糖含量会显著上升,与转ScCBF1基因拟南芥可溶性糖含量无显著差异。(10)低温胁迫下,CBF冷信号途径相关基因相对表达水平上升,其中转ScCBF1基因拟南芥COR15a、KIN1、RD29a的相对表达量均显著高于转StCBF1基因拟南芥,野生型拟南芥最低。以上结果表明,转基因拟南芥抗冻性显著高于野生型拟南芥,并且转ScCBF1基因拟南芥抗冻性、冷驯化能力显著强于转StCBF1基因拟南芥。导致差异的原因,一方面可能是转ScCBF1基因拟南芥能维持较高的光合速率、抗氧化酶活性以及较低的ROS积累、膜脂过氧化程度;另一方面可能是由于目的基因蛋白序列转录激活区/功能未知区存在差异以及COR15a、KIN1、RD29a基因表达量差异引起的。
[Abstract]:......
【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

【参考文献】

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本文编号：1694502