大豆miR172及靶基因参与开花诱导和逆境响应的功能分析

发布时间：2018-03-30 16:53

  本文选题：大豆　切入点：miR172　出处：《东北农业大学》2016年博士论文

【摘要】：大豆最初起源于我国,距今已有5000多年历史,目前在世界范围内均有广泛栽培。大豆所提供的植物蛋白和油分可以满足人们的大部分需求,是重要的粮油兼用作物,因此大豆逐渐成为了各个国家农业生产中不可或缺的重要组成。大豆对光照等自然条件比较敏感,因此大豆品种的跨区域种植受到限制,进而影响大豆的总体面积和产量。干旱、盐碱等非生物胁迫会在大豆生长的各个时期对其造成威胁,进而引起作物产量的大幅度降低。为了扩大我国大豆的种植区域,改善大豆品种的适应性,进而增加大豆产量,首先要降低大豆开花对光的敏感性,使其在大部分区域都能够正常开花,成熟;更要提高大豆品种在逆境胁迫下的抵抗能力,使其在相对恶劣的环境下也能保持稳产甚至高产。micro RNA(miRNA)是动植物体内广泛存在的一种不具有编码功能的小分子RNA,一般只有20~24个核苷酸大小。不同于传统的基因,miRNA的功能主要是通过引起靶基因m RNA的降解或者阻碍靶基因mRNA的翻译,进而导致靶基因的功能受到抑制。最近的研究显示,miRNA不但在植物的生长发育和形态发生等过程中发挥了重要的作用,而且广泛参与了植物对环境胁迫响应的应答过程。miR172是一个保守的miRNA家族,在许多植物中已经得到报道与研究。大部分研究已经证实miR172在植物花期确定和花器官形成方面的重要作用。AP2-like基因家族作为开花时间调控的抑制因子,已经被证实是miR172的靶基因。近期的研究发现miR172可能在植物应答环境胁迫的过程中发挥了作用。小麦的miR172可以被渗透胁迫、盐及低温所诱导,而在水稻中,干旱则可以明显降低miR172的表达。本研究利用实时定量PCR技术以东农42为试验材料,分析了大豆gma-miR172a及其靶基因Glyma03g33470的时空特异性表达情况。通过gma-miR172a转基因拟南芥、toe1恢复拟南芥分析验证其在植物开花诱导中的作用。同时,我们同样利用实时定量PCR的方法分析了东农50大豆中gma-miR172c及其靶基因Glyma01g39520在PEG、Na Cl以及脱落酸处理下的表达模式,通过gma-miR172c在模式植物拟南芥中过量表达,对转基因植株进行逆境胁迫处理和基因表达分析,揭示了大豆gma-miR172c在植物逆境响应中的基本功能,主要结果如下:1.Real-time RT-PCR分析表明,gma-miR172a的表达水平会随着大豆的生长发育而提高,在营养生长末期,花芽形成初期达到峰值;gma-miR172a的表达具有组织特异性。2.5’RACE实验表明gma-miR172a在体内可以直接切割Glyma03g33470;Real-time RT-PCR分析表明Glyma03g33470的表达也具有时空特异性。3.利用p CAMBIA3301-gma-miR172a载体转化拟南芥,经PPT筛选、PCR和实时定量PCR检测获得纯合的T3代gma-miR172a转基因拟南芥株系;利用p CAMBIA3301-r Glyma03g33470载体转化toe1拟南芥突变体,经PPT筛选、PCR和实时定量PCR检测获得T3代toe1恢复拟南芥株系。4.过表达gma-miR172a拟南芥表现为花期提前、叶片数减少,toe1突变体恢复拟南芥花期介于野生型和toe1突变体之间。实时定量PCR结果表明,gma-miR172a可以通过提高FT、AP1和LFY的表达从而使转基因拟南芥早花。5.Real-time RT-PCR分析表明Gm GIa过表达大豆体内gma-miR172a的成熟序列、Gm DCL1和Gm SE的表达水平高于东农50大豆,证实GI可以通过参与大豆miR172a的成熟过程影响其丰度。6.Real time RT-PCR分析表明gma-miR172c可以被脱落酸(ABA)、干旱和Na Cl诱导表达。7.5’RACE实验表明gma-miR172c在大豆体内可以直接切割Glyma01g39520;Real-time RT-PCR分析表明Glyma01g39520的表达也受ABA、干旱和Na Cl的影响。8.利用p CAMBIA3301-gma-miR172c载体转化拟南芥,经PPT筛选、PCR和实时定量PCR检测获得纯合的T3代gma-miR172c转基因拟南芥株系;利用p CAMBIA3301-r Glyma01g39520载体转化snz突变体,经PPT筛选、PCR和实时定量PCR检测获得T3代snz/35S::r Glyma01g39520拟南芥株系。9.在拟南芥中,过表达gma-miR172c提高了植株在干旱和盐胁迫下的萌发率、子叶绿化率、根长和存活情况。同时,gma-miR172c过表达拟南芥对外源ABA更加敏感。gma-miR172c转基因株系离体叶片水分丧失较慢。而且,过表达gma-miR172c株系中胁迫应答基因的转录水平、SOD酶活性和脯氨酸含量显著提高。以上结果表明,gma-miR172c在拟南芥对干旱和盐胁迫的响应中是一个正调控因子。10.经表型分析发现gma-miR172c过表达拟南芥在干旱胁迫下开花提前明显。11.snz/35S::r Glyma01g39520拟南芥在干旱、脱落酸胁迫下的生长表型介于野生型和snz突变体之间,表明Glyma01g39520可以部分削弱snz突变体的胁迫抗性,在逆境胁迫响应中发挥了一定作用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S565.1

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本文编号：1686789