大白菜BraA10gRGL3在生长调控和逆境适应中的功能研究

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:f654753936
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DELLA蛋白是赤霉素信号传导的重要调节因子,可以抑制植物生长发育,同时提高植物的抗逆性。本研究以两个大小和抗逆性存在显著差异的大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)自交Y2和Y7为材料,对BraDELLA基因家族的成员组成、蛋白结构、进化关系以及表达模式等进行了分析,然后根据表达模式的结果从5个BraDELLA基因中筛选了一个可能与大白菜适应热、冷、盐以及渗透等逆境胁迫相关的基因BraA10g RGL3,并对该基因展开了进一步的功能验证。取得的主要结果如下:(1)本研究从大白菜基因组中鉴定了5个DELLA家族基因,并对其进行了生物信息分析。首先,BraDELLAs在蛋白结构上相对保守,都含有的DELLA、VHYNP等结构域,但是在Motif的数量和分布上存在一定差异。对BraDELLAs蛋白进行二级结构和三级结构分析发现,它们的蛋白质二级结构以α-螺旋为主,BraA05g RGL2与其他蛋白的三级结构差异较大。进化分析表明,BraDELLAs与拟南芥和芸薹属的其他成员有着相对稳定的遗传进化关系,但在进化过程中存在基因的突变与缺失。表达模式分析发现BraDELLAs在大白菜根、茎、叶、花、果实和种子内的表达量显著不同,整体来说各基因在根中的表达量最大,BraA09g RGA在各个组织中的表达量都高于其他BraDELLA基因。除此之外,BraDELLAs含有大量逆境相关的顺式作用元件,因此暗示其在非生物胁迫中发挥作用。(2)我们对大白菜自交系Y2和Y7分别进行高温、低温、盐胁迫及渗透胁迫之后,通过q RT-PCR探究它们之间BraDELLAs基因的表达量差异,发现在逆境胁迫下,大白菜自交系Y2和Y7中的BraDELLAs基因都表现出对胁迫一定的响应,其中抗逆性品种Y7中BraDELLAs的表达水平整体上高于普通品种Y2,BraA10g RGL3对逆境的响应最为显著,将大白菜自交系Y2和Y7中的BraA10g RGL3基因分别扩增出来并进行比对,二者的基因序列和氨基酸序列都存在显著差异,因此选取它为进一步的研究对象。(3)把BraA10g RGL3-Y2和BraA10g RGL3-Y7基因片段应用到酵母外源基因表达系统中发现,在正常生长的条件下,过量表达BraA10g RGL3-Y7基因会抑制酵母细胞的生长,而BraA10g RGL3-Y2没有表现出明显的功能;在高温胁迫下,过量表达BraA10g RGL3-Y2和BraA10g RGL3-Y7都会提高酵母细胞的抗热性,且BraA10g RGL3-Y7的作用更明显一些。为了进一步研究基因的功能,我们构建了BraA10g RGL3-Y2和BraA10g RGL3-Y7的拟南芥过表达株系,结果表明,BraA10g RGL3-Y2转基因拟南芥与野生型相比没有明显表型和抗热性上的差异,BraA10g RGL3-Y7转基因拟南芥的叶片明显小于野生型拟南芥,并且它在荧光指标、质膜透性、丙二醛的生理指标上也表现出对高温具有一定的抗性。进一步的酵母双杂实验发现,BraA10g RGL3-Y7可以与BraGID1家族蛋白成员互作,但是BraA10g RGL3-Y2无法与BraGID1家族蛋白互作。因此推断,可能是由于BraA10g RGL3-Y2和BraA10g RGL3-Y7与BraGID1蛋白互作能力的不同,导致它们在调控植物生长发育和抗逆性上有所差异。
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