【摘 要】
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干旱胁迫是影响谷子产量的主要原因,严重威胁着我国粮食安全。发掘谷子的耐旱基因为提高谷子的耐旱性、减少干旱对谷子造成的影响提供了依据。ABA受体(PYR/PYL/RCAR)是ABA~Sn RK2通路的核心成分,该家族在模式植物拟南芥和水稻中已经被成功鉴定,但是在谷子中至今未见报道。本研究首先依据干旱情况下62个谷子品种的存活率将它们划分成五个抗旱级别,随后为了筛选抗旱的营养品种,在每个抗旱级别中选出
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干旱胁迫是影响谷子产量的主要原因,严重威胁着我国粮食安全。发掘谷子的耐旱基因为提高谷子的耐旱性、减少干旱对谷子造成的影响提供了依据。ABA受体(PYR/PYL/RCAR)是ABA~Sn RK2通路的核心成分,该家族在模式植物拟南芥和水稻中已经被成功鉴定,但是在谷子中至今未见报道。本研究首先依据干旱情况下62个谷子品种的存活率将它们划分成五个抗旱级别,随后为了筛选抗旱的营养品种,在每个抗旱级别中选出了类胡萝卜素或叶酸成分含量较高的品种,进一步进行了谷子幼苗期的模拟干旱与拔节期的盆栽干旱实验,通过模糊数学隶属函数法综合抗氧化酶、渗透调节物质、离体叶片失水率等多项指标,评价了五个谷子品种的抗旱性。另外使用生物信息学的方法鉴定了谷子PYL家族,并分析了该家族成员的序列特征、表达以及进化特性。最后构建了过表达SiPYL6的拟南芥,并证明了基因SiPYL6可以响应PEG胁迫。研究结果如下:1.依据干旱处理后的存活率将62个谷子品种分为了五个抗旱级别,其中一级高抗品种有8个,二级抗旱品种有14个,三级抗旱品种有10个,四级抗旱品种有13个,五级抗旱品种有17个。2.在每个抗旱级别各选一个叶酸或类胡萝卜素较高的品种,最终选出了黑枝谷、朝新201、沁州黄、白米谷、叶酸谷等营养品种,随后分别从离体叶片失水率、抗氧化酶系统、渗透调节物质三个方面评价了拔节期谷子的抗旱性,最终使用模糊数学模型隶属函数法综合评价了五个谷子营养品种的抗旱性。抗旱能力为黑枝谷>朝新201>沁州黄>白米谷>叶酸谷。3.根据生物信息学方法在谷子的全基因组中发现了9个PYLs。基因结构分析表明,除SiPYL4、SiPYL5、SiPYL6、SiPYL9外,剩余成员都含有内含子。根据它与拟南芥、水稻的进化关系可分为4个亚组,除第四亚组的SiPYL9外,其余三个亚组与拟南芥的分组相符。SiPYLs各个成员共有的启动子顺式元件功能主要集中在应对非生物胁迫与激素响应两个方面。预测了可以与SiPYLs互作的蛋白,几乎所有SiPYL(除SiPYL9)都可以与PP2C蛋白Si001263m、Si010073m、Si013648m、Si022134m与Si022343m等进行互作。最后分析黑枝谷与白米谷的RNA-seq表达谱发现叶中的SiPYL4与SiPYL6在黑枝谷的不同生长期均存在差异表达。4.以黑枝谷为材料克隆了SiPYL6,该基因全长DNA序列为624 bp。将SiPYL6克隆后插入载体p CE2 TA中,测序正确后连至农杆菌双元表达载体p CAMBIA 1304中,成功构建了p CAMBIA 1304-SiPYL6过表达载体。利用农杆菌介导的遗传转化方法,成功获得SiPYL6过表达转基因拟南芥,并证明了基因SiPYL6可以响应PEG胁迫。
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