干旱胁迫下大豆miR396基因家族表达分析及功能鉴定

发布时间：2017-12-17 03:17

  本文关键词：干旱胁迫下大豆miR396基因家族表达分析及功能鉴定

  更多相关文章： 大豆 拟南芥 干旱 miR396 生长调节因子(GRF)

【摘要】：大豆是世界上植物蛋白质和油脂的主要来源。在我国,大豆生产的增长速度远不能满足国人消费需求的增长速度,供需的巨大缺口需要依靠进口国际市场的转基因大豆来满足。大豆需水量高,对干旱胁迫十分的敏感,据统计由干旱造成的大豆减产大于其他不利因素的总和。分子育种技术已被公认为是解决传统育种技术难以解决的问题的有效手段,挖掘具有自主知识产权的可以利用的抗旱基因,培育大豆抗旱新品系,对发展我国大豆产业具有重大意义。植物microRNAs(miRNA)是一类小分子RNA,在调控植物生长发育和抵抗环境胁迫响应等方面发挥着重要的调控作用。miR396是植物中公认的保守miRNA家族之一,目前研究表明,miR396可通过调控生长调节因子(GRF)基因家族控制细胞增殖,并且与植物抵抗干旱胁迫响应相关,但大豆中miR396功能及调控作用尚不明确。本研究首先对干旱胁迫条件下大豆根和叶片形态及大豆miR396家族前体序列(Pre-mi R396)与GmGRF家族基因的表达变化进行了分析;并通过5’-RACE和原生质体瞬时转化两种方法验证了Gma-miR396与GmGRF家族基因的相互作用关系;进一步通过在拟南芥中分别超表达大豆Pre-miR396对家族各成员基因的功能进行了鉴定;并重点分析了转基因拟南芥生物量及抗旱能力的变化。结果显示,Gma-miR396介导的GmGRF网络调控在调节大豆生长发育及适应干旱胁迫响应的过程中发挥着重要作用。具体研究结果如下:1、在干旱胁迫处理条件下,大豆叶片相对未处理组变小,大豆miR396家族前体序列(Pre-miR396)的表达均表现为上调;大豆根相对未处理组变得长而发达,Pre-miR396的表达均表现为下调。2、靶基因预测结果显示,大豆miR396家族基因主要调控的是GmGRF家族基因,其中26个GmGRF基因家族成员中,有24个GmGRF成员被预测为是7个Gma-miR396(Gma-miR396a,Gma-miR396b,Gma-miR396c,Gma-miR396e,Gma-miR396h,Gma-miR396i,Gma-miR396k)成熟序列的靶基因,作用位点位于WRC区保守的“CGUUCAAGAAAGCCUGUGGAA”序列,对应保守的“RSRKPVE”氨基酸位点。对干旱胁迫处理条件下大豆叶片和根中的GmGRF家族基因进行表达分析,发现GmGRF家族基因的表达大多与大豆Pre-mi R396表达变化趋势相反。3、5’-RACE法检测到Gma-miR396在GmGRF基因上的剪切位点在“CGUUCAAGAA”与“AGCCUGUGGAA”之间;此外,利用原生质体瞬时转化法,证明了上述7个Gma-miR396和24个GmGRF呈现多对多的网络互作关系,与预测结果一致。4、在拟南芥中分别超表达大豆miR396家族11个Pre-miR396(a~k)基因,结果发现,7个Pre-miR396家族基因的转基因拟南芥(mi R396a-OE,miR396b-OE,miR396c-OE,miR396e-OE,miR396h-OE,miR396i-OE,miR396k-OE)表现出了植株矮小,叶片变小,根系变短,荚果变小,荚粒减少及生物量降低等表型特征,部分转基因株系出现了荚果和花朵畸形表型。显微分析发现,它们的叶片细胞增殖受到了抑制。此外,Gma-miR396d、Gma-miR396f、Gma-miR396g和Gma-miR396j不具有miR396基因家族的典型功能,转基因拟南芥没有表型出现。5、分析上述7个Pre-miR396转基因拟南芥的抗旱能力,发现转基因拟南芥叶片表现为适应干旱的能力增强,但种子和根适应干旱的能力下降,表现出了抗旱能力的组织差异性。在土壤干旱条件下,miR396a-OE,miR396b-OE,miR396c-OE转基因拟南芥表现为抗旱能力降低。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S565.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程云波;大豆根潜蝇的发生与防治[J];吉林农业;2000年05期

2 李宝芹;大豆根潜蝇的发生及防治技术[J];植保技术与推广;2001年09期

3 程云波;大豆根潜蝇的发生与防治[J];吉林农业;2002年05期

4 刘鹏,吴建之,杨玉爱;钼、硼供给水平对大豆钼、硼吸收与分配的影响[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2005年04期

5 聂淑艳;李颖楠;;寒地大豆根潜蝇的发生与防治[J];种子世界;2005年07期

6 刘金波;许艳丽;李春杰;刁琢;;大豆连作土壤盆栽大豆根腐病及生长发育状况[J];大豆科学;2008年05期

7 董钻;刘晓;;《大豆》——中国人撰写的第一部大豆专著[J];大豆科学;2009年06期

8 陈挀荣,李竹林;大豆对P~(32)的吸收和运转规律的初步探讨[J];土壤通报;1964年02期

9 ;大豆生理——第三讲 水与大豆的生长发育[J];植物杂志;1977年04期

10 杨荣秋;;进一步发挥黑龙江垦区大豆生产的优势[J];中国农垦;1982年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨中宝;杨振明;;大豆铝锰相互作用关系的初步研究[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年

2 任丽丽;杨武汉;高辉远;;盐胁迫对野生和栽培大豆光合作用的影响[A];山东省植物生物学研究进展学术年会论文集[C];2006年

3 张桂荣;金九范;;大豆根潜蝇的寄生菌——一种拟青霉菌的应用试验[A];《中国虫生真菌研究与应用》（第一卷）[C];1986年

4 王丹;王宁宁;;大豆氮高效基因的筛选、克隆与功能分析[A];第23届全国大豆科研生产研讨会论文摘要集[C];2012年

5 康文殊;王媛媛;朱晓峰;陈立杰;段玉玺;;大豆异三聚体G蛋白的研究[A];中国植物病理学会2012年学术年会论文集[C];2012年

6 王立德;廖红;严小龙;;磷调节的大豆根毛性状的遗传变异[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年

7 马伯军;傅昭娟;龚春风;潘建伟;朱睦元;;大豆根边缘细胞发育的生物学特性研究[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年

8 范小威;沈宏;杨存义;严小龙;;大豆根系分泌物和根细胞壁对难溶性磷的活化[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年

9 赵静;严小龙;廖红;;不同供磷方式下大豆根形态构型特性及基因型差异[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年

10 李金凤;张玉龙;董旭;丁福成;;硫素对大豆氮素代谢影响研究[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（面向农业与环境的土壤科学综述篇）[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 王晓东;大豆和豆油，进口哪样更划算？[N];国际商报;2001年

2 农业部大豆专家指导组;2013年东北地区大豆春播技术指导意见[N];农民日报;2013年

3 ;大豆春播技术指导意见[N];北大荒日报;2013年

4 ;追肥有技巧 大豆产量高[N];山西经济日报;2004年

5 农业部大豆专家组成员 国家支撑计划大豆首席专家 黑龙江省大豆首席专家 黑龙江省农垦科研育种中心研究员 博士生导师 胡国华;大豆生产抗春旱需解决的关键技术[N];北大荒日报;2012年

6 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣 全峰;华农教授让大豆更高产[N];广东科技报;2014年

7 沈国成 毕慧 刘文玫;产区豆苗渐稀 亟待政策扶持[N];粮油市场报;2012年

8 李翠英;适时追肥 防秋大豆落荚[N];农资导报;2013年

9 农业部大豆专家指导组;2009年东北地区大豆春播技术指导意见[N];农民日报;2009年

10 中化化肥高级顾问、中国农业大学教授 曹一平;为什么大豆根瘤少而小？[N];农资导报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 莫金钢;大豆抗旱突变体耐旱机理研究[D];吉林农业大学;2015年

2 王高峰;大豆孢囊线虫两个生理小种转录组比较及CLE2基因功能分析[D];中国农业大学;2015年

3 宋时奎;大豆遗传转化体系优化及过表达AtWUSCHEL基因诱导大豆根再生植株的探索[D];中国农业科学院;2015年

4 高明;土壤环境地球化学条件与大豆产量/质量的关系研究[D];吉林大学;2017年

5 刘伟灿;干旱胁迫下大豆miR396基因家族表达分析及功能鉴定[D];吉林农业大学;2016年

6 吴海燕;大豆与大豆胞囊线虫相互关系研究[D];沈阳农业大学;2003年

7 刘宁;水杨酸对大豆耐铝性的调控机制[D];吉林大学;2011年

8 向达兵;钾对套作大豆的抗倒伏效应与提高产量的机理研究[D];四川农业大学;2012年

9 董守坤;大豆吸收利用氮素规律及相关酶活性研究[D];东北农业大学;2008年

10 蒋慕东;二十世纪中国大豆改良、生产与利用研究[D];南京农业大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邓宇;大豆磷脂酶C家族基因的表达分析、亚细胞定位及转化的研究[D];吉林农业大学;2015年

2 刘厚雪;氮磷钾对转基因抗旱大豆与杂草生存竞争的影响[D];东北农业大学;2015年

3 方传文;玉豆间作条件下大豆生长和生理特性研究[D];南京农业大学;2014年

4 孔令如;转EPSPS基因抗除草剂大豆根际土壤固氮菌群的生态响应[D];南京大学;2014年

5 刘志涛;植物保健剂对大豆生长和产量以及大豆花叶病毒抗性的影响[D];南京农业大学;2014年

6 龚\~;不同大豆品种根系生长能力及时空分布特征[D];黑龙江八一农垦大学;2016年

7 林晓敏;大豆抗胞囊线虫4号生理小种抗性机制的初步研究[D];河南工业大学;2016年

8 刘鹤;大豆抗胞囊线虫组织病理学及相关基因表达研究[D];沈阳农业大学;2016年

9 王春玲;48个大豆品种对3种根腐镰孢抗性鉴定及遗传多样性的分析[D];东北农业大学;2016年

10 高秀清;大豆二酰甘油酰基转移酶基因（GmDGAT1A）的表达与功能分析[D];山西农业大学;2016年

，

本文编号：1298544