小麦热胁迫响应转录因子TabZIP60和TabZIP28的克隆及功能鉴定

发布时间：2021-02-17 00:18

　　随着温室效应的不断加剧,高温胁迫已成为影响小麦产量和品质的限制因素之一。因此挖掘耐热相关基因并研究其作用机制具有重要的理论和实践意义。本研究在实验室前期工作的基础上,从小麦（Triticum aestivum L.）热胁迫差异表达谱数据中筛选到2个受热胁迫诱导表达的bZIP家族转录因子TabZIP60和TabZIP28,进行了克隆和功能鉴定,获得的主要研究结果如下：1、小麦TabZIP60基因受热胁迫和二硫苏糖醇（DTT）处理诱导表达。TabZIP60蛋白保守结构域含有定位于内质网膜上的跨膜结构域。通过序列比对,发现TabZIP60与拟南芥、水稻、大麦和短柄草中的bZIP60基因的序列同源性较高,并且其mRNA能够形成相邻的茎环结构。预测小麦TabZIP60能被RNA结合蛋白IRE1剪切,并通过实验验证。2、为了研究TabZIP60的生物学功能,分别将其剪切前的形式（TabZIP60）和剪切后的形式（TabZIP60D）构建超表达载体并转化拟南芥,发现超表达剪切前形式的转基因株系的耐热性和内质网胁迫抗性与野生型相比没有显著差异,而超表达剪切后形式能够显著提高耐热性和内质网胁迫抗性。通过... 

【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 高温胁迫对植物生理活动的影响
        1.1.1 高温胁迫对植物细胞膜的伤害
        1.1.2 高温胁迫对植物光合作用、呼吸作用和蒸腾作用的影响
    1.2 植物热胁迫响应途径
        1.2.1 热胁迫信号的感知
        1.2.2 热激蛋白在热胁迫响应途径中的功能
        1.2.3 转录因子在热胁迫响应途径中的功能
        1.2.4 激素在热胁迫响应途径中的功能
        1.2.5 活性氧类物质在热胁迫响应途径中的功能
    1.3 内质网胁迫与未折叠蛋白响应（Unfolded Protein Response,UPR）
        1.3.1 内质网胁迫响应的概念
        1.3.2 酵母中UPR途径的研究
        1.3.3 动物中UPR途径的研究
        1.3.4 拟南芥中UPR途径的研究
        1.3.5 水稻中UPR途径的研究
    1.4 立论依据和研究内容
        1.4.1 立论依据
        1.4.2 研究内容
第二章 小麦TabZIP60基因和TaIRE1基因的克隆及功能鉴定
    2.1 材料和方法
        2.1.1 供试材料
        2.1.2 菌株和载体
        2.1.3 小麦TabZIP60基因和TaIRE1基因的克隆
        2.1.4 TabZIP60基因被特异性剪切的证明
        2.1.5 TabZIP60基因和TaIRE1基因在胁迫下的表达模式分析
        2.1.6 超表达拟南芥载体的构建及转化
        2.1.7 超表达拟南芥转基因株系的耐热性鉴定
        2.1.8 超表达拟南芥转基因株系的内质网胁迫抗性鉴定
        2.1.9 RNA-seq及数据分析
        2.1.10 染色质免疫共沉淀（chromatin immunoprecipitation,ChIP）
        2.1.11 ChIP-PCR检测及引物
        2.1.12 小麦RNAi载体的构建及转化
        2.1.13 转基因小麦的分子检测
        2.1.14 转基因小麦耐热性和内质网胁迫抗性的鉴定方法
    2.2 结果分析
        2.2.1 TabZIP60基因的克隆和序列分析
        2.2.2 TabZIP60基因在胁迫下的表达模式分析
        2.2.3 在内质网胁迫和热胁迫下TabZIP60基因会产生特异的剪切形式
        2.2.4 剪切前的TabZIP60超表达转化拟南芥不能显著提高耐热性和内质网胁迫抗性
        2.2.5 剪切后的TabZIP60（TabZIP60D）超表达转化拟南芥提高了耐热性和内质网胁迫抗性
        2.2.6 35S：：TabZIP60D-MYC拟南芥转基因株系和野生型在热胁迫前后的转录组差异分析
        2.2.7 染色质免疫共沉淀（chromatin immunoprecipitation,ChIP）验证TabZIP60D在热胁迫下调控的靶基因
        2.2.8 TabZIP60的RNAi转基因小麦与对照相比抗内质网胁迫能力和耐热性降低
        2.2.9 TabZIP60的上游调控基因TaIRE1的克隆及在胁迫条件下的表达模式分析
        2.2.10 TaIRE1的RNAi转基因小麦的获得及对热胁迫和内质网胁迫的抗性分析
    2.3 讨论
        2.3.1 超表达TabZIP60剪切前的形式不能提高拟南芥对热胁迫、内质网胁迫的抗性的原因
        2.3.2 在正常条件下AtIRE1蛋白可以剪切TabZIP60
        2.3.3 在拟南芥中超表达TabZIP60D是如何提高其耐热性的
        2.3.4 目前植物UPR途径中尚未解决的问题
第三章 小麦TabZIP28的克隆和功能鉴定
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 菌株和载体
        3.1.3 小麦材料的胁迫处理方法
        3.1.4 基因克隆与同源进化分析
        3.1.5 TabZIP28胁迫处理后的表达模式分析
        3.1.6 TabZIP28启动子顺式作用元件分析
        3.1.7 拟南芥超表达载体构建和转化
        3.1.8 拟南芥超表达株系的耐热性鉴定
    3.2 结果与分析
        3.2.1 TabZIP28基因的克隆
        3.2.2 TabZIP28基因在逆境胁迫下的表达模式分析
        3.2.3 TabZIP28基因的启动子区域顺式作用元件分析
        3.2.4 TabZIP28拟南芥超表达株系的表达量检测
        3.2.5 TabZIP28拟南芥超表达株系的耐热性鉴定
    3.3 讨论
第四章 结论
参考文献
致谢
附录
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦耐热相关转录因子基因TabZIP28的分离及功能分析[J]. 耿晓丽,臧新山,王飞,张丽媛,田雪军,倪中福,姚颖垠,胡兆荣,辛明明,彭惠茹,孙其信.  农业生物技术学报. 2016(02)
[2]高温干旱共胁迫下外源甜菜碱和CaCl2对烟草生理响应的影响[J]. 卢军,邢小军,朱利泉,王勇,殷红,袁建君.  植物营养与肥料学报. 2011(06)
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[4]茉莉酸对葡萄幼苗耐热性的影响[J]. 陈培琴,郁松林,詹妍妮,康喜亮.  石河子大学学报(自然科学版). 2006(01)
[5]两种不同耐热性菜豆品种在高温胁迫下叶绿素a荧光参数的差异[J]. 高丽红,尚庆茂,马海艳.  中国农学通报. 2004(01)
[6]水杨酸对葡萄幼苗叶片膜脂过氧化的影响[J]. 王利军,黄卫东,李家永.  中国农业科学. 2003(09)
[7]葡萄幼苗高温锻炼过程中与水杨酸相关的信号转导的初步研究[J]. 王利军,战吉成,黄卫东.  植物学通报. 2002(06)
[8]高温胁迫对14C-水杨酸在葡萄苗中运转分配的影响[J]. 王利军,黄卫东,于风义.  植物生理学报. 2001(02)
[9]茉莉酸——天然生长抑制剂[J]. 潘瑞炽,李海航.  植物生理学通讯. 1989(02)



本文编号：3037140