【摘 要】
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陆生蓝藻发菜（Nostoc flagelliforme）分布于我国干旱和半干旱的荒漠地带,具有耐旱、耐寒和抗紫外辐射等特点,是筛选和鉴定抗逆基因的良好材料。在本课题组对发菜进行了全基因组测序的基础上,我们进行了天然发菜失水、低温及UV-B照射三种胁迫处理下的转录组测序,并从中筛选和鉴定发菜抗逆相关基因。我们对转录上调的基因进行了初步的聚类分析,主要包括参与信号转导、氧化还原反应和物质运输相关的基因
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陆生蓝藻发菜（Nostoc flagelliforme）分布于我国干旱和半干旱的荒漠地带,具有耐旱、耐寒和抗紫外辐射等特点,是筛选和鉴定抗逆基因的良好材料。在本课题组对发菜进行了全基因组测序的基础上,我们进行了天然发菜失水、低温及UV-B照射三种胁迫处理下的转录组测序,并从中筛选和鉴定发菜抗逆相关基因。我们对转录上调的基因进行了初步的聚类分析,主要包括参与信号转导、氧化还原反应和物质运输相关的基因,糖、脂质、蛋白质、维生素、次级代谢产物合成和代谢相关的基因以及遗传信息处理相关的基因等。我们从中挑选了 42个受三种胁迫明显上调的基因进行进一步的转基因研究。将抗逆候选基因在鱼腥藻PCC 7120中超表达,获得了 36个抗逆候选基因超表达藻株和1个空载体超表达藻株。分别用甘露醇、氯化钠和甲基紫精对超表达藻株进行短期胁迫处理,测定光合参数Fv/Fm,筛选到了9个明显抗渗透胁迫、6个明显抗盐胁迫、6个明显抗氧化胁迫的超表达藻株。在本论文中我们对发菜中的NfCrtO（编码β-胡萝卜素酮酶,CrtO）进行了重点研究。盐胁迫和低温胁迫处理结果显示:NfCrtO基因不能增强鱼腥藻PCC 7120对上述胁迫的耐受性。甘露醇胁迫生长曲线测定结果显示,NfCrtO能够明显增强鱼腥藻PCC 7120对渗透胁迫的耐受性。HPLC色素组成分析结果显示:在甘露醇胁迫下,NfCrtO超表达藻株中的β-胡萝卜素/叶绿素a的值小于对照,而海胆酮/叶绿素a、角黄素/叶绿素a的值均高于对照。紫外胁迫实验结果显示:NfCrtO能够增强鱼腥藻PCC 7120对短期紫外胁迫的耐受能力。将藻株置于BG11固体平板上脱水并长期干燥,复水后NfCrtO超表达藻株可以恢复活性,而对照藻株则完全死亡。上述结果表明,NfCrtO可能通过催化β-胡萝卜素转化为海胆酮和角黄素来抵抗渗透胁迫、UV-B辐射和干旱胁迫。此外,我们也正和其它单位合作将这些基因在水稻中进行转基因抗逆研究。
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