小麦渐渗系SR4碱胁迫应答基因TaCCD1和TaStpk-B的功能研究

发布时间：2018-05-21 03:23

本文选题：SR4 + TaCCD1　；参考：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：植物所受到的碱胁迫是由土壤中的Na2CO3和NaHCO3所造成的。与盐胁迫相比,植物受到的碱胁迫的损伤程度更为严重。这是因为碱胁迫除了离子和渗透胁迫,还包含高pH胁迫。至今,人们在植物耐盐机制研究方面较为广泛而深入,但是对植物的碱胁迫响应机制却研究较少,亟待加强。山融4号(ShanrongNo.4简称SR4)是本实验室利用不对称体细胞杂交技术将长穗偃麦草的染色质渐渗到普通小麦济南177中获得的小麦耐盐碱新品系。前期通过大田及盐碱池种植实验均证明SR4具有很强的抗碱特性并且利用第二代转录组测序技术分析小麦山融4号根系碱胁迫响应基因,从中筛选出TaCCD1和TaStpk-B进行功能鉴定。1.SR4钙离子结合蛋白7aCCD1的功能研究我们以SR4的cDNA为模板克隆到了一个约600 bp的TaCCD1的开放阅读框。它编码一种含有EF手型基序motif的钙离子结合蛋白。亚细胞定位实验表明:TaCCD1定位于细胞核和细胞质。qRT-pCR分析实验表明,TaCCD1在不同的胁迫处理条件下表现出不同的表达模式。通过浸花法将TaCCD1转入野生型拟南芥,筛选出两个表达量较高的TaCCD1过表达纯系进行耐逆相关研究。在碱胁迫处理条件下,TaCCD1OE系的根较对照Col-0长,表明TaCCD1 OE系对于碱胁迫具有抗性。之后的碱胁迫处理萌发实验表明TaCCD1OE系的子叶绿化程度较Col-0高,表现出对碱胁迫的抗性。叶绿素含量测定结果证明:在经碱pH处理之后,野生型植株的叶绿素含量低于过表达植株。上述实验均证明TaCCD1可以促进植物对于碱胁迫的抗性。在ABA胁迫处理条件下,TaCCD1 OE的根较Col-0长,表明TaCCD1增强了植物对于ABA的抗性。在盐胁迫处理条件下,TaaCCD1 OE的根较Col-0长,表明TaCCD1增强了植物对于盐胁迫的抗性。在H2O2胁迫处理条件下,TaCCD1 OE的侧根数目较Col-0多,表明TaCCD1增强了植物对于氧化胁迫的抗性。TaCCD1 OE系体内的ROS含量较Co1-0低,且TaCCD1OE系有较高水平的ROS清除酶活性。进一步分析,证实了依赖ABA的胁迫应答基因MYB2、RAB18、RD29B在TaCCD1 OE系中有所上调,ABA信号通路的正调控因子ABI5表达量下调;而不依赖ABA的胁迫应答基因DREB2A表达量上调。离子转运载体相关基因SOS2和HKT表达量上调。在碱处理条件下,叶绿素合成相关的基因HEMF2,HEME2,HEMB2,HEME1,CRD1,GSA1,PORA,PORB较Col-0出现上调表达,而叶绿素分解基因SGR没有明显变化。综上所述,TaCCD1可以通过调控ROS的积累及钠离子的转运促进植物对碱胁迫、盐胁迫和氧化胁迫等非生物胁迫的抗性,且这些抗性可能是通过调控ABA信号通路来起作用的。此外,TaCCD1通过正调控叶绿素合成基因的表达赋予过表达植株碱抗性。2.耐盐碱小麦渐渗系SR4 TaStpk-B的研究我们从SR4中克隆到了一个约1.2 kb的TaStpk-B的开放阅读框。TaStpk-B编码的产物是含有Ser/Thr保守结构域的蛋白质。亚细胞定位实验表明:TaStpk-B定位于细胞质中。qRT-PCR分析实验表明,该基因在不同的胁迫处理条件下表现出不一样的表达模式。通过浸花法将TaStpk-B转入野生型拟南芥,筛选出两个表达量较高的TaStpk-B过表达纯系进行耐逆相关研究。在碱胁迫处理条件下,TaStpk-B OE系的根较对照Col-0长,表明TaStpk-B OE系对于碱胁迫具有抗性。在NaCl及甘露醇胁迫处理条件下,TaStpk-BOE系的根较Col-0短,表明TaStpk-B OE系植株对于NaCl及甘露醇敏感。TaStpk-B OE系体内的ROS含量较Col-0低,且TaStpk-B OE系有较高水平的ROS清除酶活性。TaStpk-BOE体内离子转运载体类基因在TaStpk-B-B OE和对照植物中没有明显差别。在盐处理条件下,过表达系的渗透调节物质脯氨酸较野生型低。TaStpk-B使得ABA合成的关键基因ABA2显著上调表达,依赖于ABA信号通路的调控因子ABI3,ABI4显著下调表达,不依赖于ABA信号通路的Marker基因RD29A显著下调表达。综上所述,TaStpk-B可以通过调控ROS的积累来应对植物所遭受到的碱胁迫,且过表达植物所获得的碱胁迫抗性可能是通过促进正调控ABA合成途径以及负调控ABA信号通路的负调控因子来起作用的。而TaStpk-B反向控制不依赖于ABA信号通路的胁迫响应RD29A,从而给予过表达植株的盐敏感以及渗透敏感性。此外,在盐胁迫条件下,脯氨酸含量的降低也是过表达植物对盐及渗透胁迫敏感表型的原因。
[Abstract]:The results showed that TaCCD 1 could promote the resistance of plants to alkali stress . TaStpk - B ( TaStpk - B ) was found to be sensitive to NaCl and mannitol . The results showed that the TaStpk - B OE system was sensitive to NaCl and mannitol .
【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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