拟南芥MKK1参与OR基因抗旱调控机制的研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeff0482003
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OR基因被认为是花椰菜中一个显性的自发突变基因,在植物中高度保守。迄今为止,OR基因已被报道不仅促进植物中类胡萝卜素的积累,还可以提高植物对非生物胁迫的耐受性。前期研究表明,过表达拟南芥OR基因可显著提高植株抗旱性,但关于OR基因如何参与植物的抗旱机制还有待研究。本研究分析了7个基因型拟南芥mkk突变体的干旱表型(mkk1~5、mkk7和mkk9突变体),筛选出3种对干旱敏感的mkk突变体并通过其表型、存活率、失水率以及MDA含量的比较,发现mkk1突变体对干旱最敏感,表明MKK1基因可能发挥着更强的抗旱效果。对mkk突变体中OR基因的定量分析表明,干旱后OR基因的表达量在各基因型植株间并无显著差异,推测OR基因位于MKK基因的上游。同时,OR-OE/mkk1敲除株系的干旱缺陷表型验证了我们的这一猜想。通过DAB组织染色、ABA合成基因与ABA信号转导相关基因的定量分析表明,拟南芥OR基因调控ABA信号转导相关基因的表达,并正调控MKK1来提高自身抗旱性,而不是通过促进ABA合成来提高抗旱性的。主要研究结果如下:(1)7个基因型mkk突变体干旱处理后,mkk1、mkk3和mkk5突变体抗旱能力显著低于野生型。其中,mkk1存活率最低且失水率与MDA含量最高。表明MKK1基因功能缺失对植物抗旱更不利。(2)mkk1、mkk3和mkk5突变体中OR基因表达量在干旱后均被显著诱导,但各基因型之间OR基因表达量并无显著变化。(3)MKK1基因在大肠杆菌中异源表达,重组菌在0 mmol/L、300 mmol/L、600 mmol/L、900 mmol/L甘露醇中的生长状况以及生长曲线,均优于对照菌。(4)干旱实验表明,OR-OE/mkk1两个敲除株系对干旱敏感,并且失水率与野生型基本一致,OR过表达植株失水率最低。干旱后的敲除株系过氧化氢水平却比野生型以及OR过表达植株低,可能是因为其无法响应ABA诱导过氧化氢合成的信号。(5)干旱处理后,ABI5以及ABI2基因在OR过表达植株中的表达被显著诱导,在野生型及敲除株系中的表达基本一致;NCED3、ABA2在各基因型拟南芥中的表达无显著差异。(6)成功构建MKK1过表达载体,预计在OR-OE/mkk1敲除株系中表达MKK1基因,但是否MKK1基因的回转会恢复敲除株系的干旱敏感表型仍有待进一步研究。
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