番茄热激转录因子SlHSFC1过表达导致转基因植株矮化的机理研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuxinghui_1975
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
番茄(Solanum lycopersicum L.)含有对人体健康至关重要的重要营养素,例如番茄红素、抗坏血酸(维生素C)和维生素A(β-胡萝卜素)。番茄红素具有抗氧化特性,被认为可以预防癌症或心血管疾病。在农业生产过程中,生长发育是影响番茄产量的主要因素,因此弄清番茄生长发育的调控机制,对改善番茄的栽培技术、培育优异新品种、提高番茄的产量和品质具有十分重要的作用。热激转录因子(Heat stress transcription factor,HSF)除了参与植物对各种胁迫反应的应答,也参与了植物生长发育的调节。HSF是一个多基因的大家族,可分别A、B和C类;其中A类具有热激转录活性、C类起抑制调控作用,但C类的功能尚不清楚。本研究克隆了热激转录因子C1基因(SlHSFC1),分析了该基因的生物信息学特点,分析了其应答GA等激素的表达模式,分析了该基因在番茄中过表达导致T1代植株矮化的原因,分析了该基因过表达对GA含量以及对GA合成与信号转导途径中相关基因表达的影响,以期解析该基因过表达导致番茄植株矮化的生理与分子机制,为阐明该基因的生物学功能和对番茄生长发育调控的分子机制等研究奠定基础。研究结果如下:(1)SlHSFC1基因的表达特性与序列分析以野生型番茄AC++的g DNA为模板,通过高保真酶Prime STAR扩增出番茄SlHSFC1基因全长为1127 bp的序列。序列分析显示,SlHSFC1基因编码369个氨基酸的蛋白,分子量为41.1 k Da,理论等电点p I为6.05,不稳定指数58.43,属于不稳定蛋白。通过软件SOPMA对SlHSFC1蛋白二级结构进行预测,发现α螺旋占比28.46%,β转角占比6.23%,延伸链占比13.01%,无规则卷曲占比52.30%。实时荧光定量PCR对SlHSFC1基因的表达模式分析表明,在GA、SA、Eth、JA激素的处理下,SlHSFC1基因均有响应。(2)SlHSFC1过表达和CRISPR-Cas9敲除转基因植株的获得构建了番茄SlHSFC1基因过表达载体,经农杆菌介导转化法对番茄外植体进行遗传转化,获得了SlHSFC1过表达和敲除转基因植株,并经q RT-PCR鉴定出6个超量表达株系;这些转基因植株T1代植株均呈现矮化,根和下胚轴发育受阻。同时,构建了该基因的CRISPR-Cas9敲除载体,并获得2株SlHSFC1敲除的突变体,T0代植株形态正常。(3)SlHSFC1过表达转基因番茄植株的矮化性状能被外源GA3部分恢复SlHSFC1过表达转基因植株在T1代呈现矮化。用GA3处理SlHSFC1过表达转基因植株和野生型幼苗,结果显示,GA3只能使矮化的转基因幼苗的生长得到部分恢复,但难以恢复至正常形态,推测SlHSFC1可能影响了GAs合成或信号转导途径。(4)SlHSFC1过表达没有抑制矮化植株的GA合成但阻碍了GA的信号转导赤霉素含量测定结果表明,SlHSFC1过表达转基因番茄矮化植株与野生型植株之间的GA1、GA3和GA7含量没有显著差异,而该基因过表达导致GA4显著积累;因此,SlHSFC1过表达没有抑制矮化植株的GA合成,反而促进了赤霉素GA4的增加。q RT-PCR分析结果显示,SlHSFC1过表达对转基因番茄矮化植株的赤霉素合成途径中相关基因的表达有提升或抑制的影响,证实没有在基因表达水平上整体抑制GA合成。然而,GA受体蛋白基因GID1的表达水平显著下调,表明SlHSFC1可能通过负调控GA的信号转导途径来导致植株矮化,影响植株的生长发育。综上所述,SlHSFC1过表达导致转基因番茄植株矮化的机制不是抑制了GA合成,而是下调了DELLA,尤其是GID1基因的表达,从而阻碍了GA信号转导,最终导致转基因植株矮化。
其他文献
林木要以群体遗传学和生态遗传学理论为指导,以群体改良为主,油茶也不例外。山地林业不需要也不可能整齐划一,要求种植材料的遗传多样性以获得适应性、缓冲性。贵州油茶资源非常丰富,从油茶改良的大策略上来说,要立足本土,正确的技术路线是:"类型选择+家系选择+个体选择——有性+无性化繁殖",这是一个层次不同、增益有异,但相互配合、彼此补充、和谐协调的完整体系。要按选育程序,进行多途径、多层次选育、利用,提升
会议
结球甘蓝(Brassica oleracea L.var.capitata L.),简称甘蓝,属于十字花科芸薹属甘蓝种,是我国重要的类蔬菜作物。根肿病是一种由芸薹属根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woron.)引发的世界性的土传病害,严重威胁所有十字花科类植物生长。田间土壤一旦感染根肿病,病菌就会长期在土壤中留存,并常年危害十字花科蔬菜的可持续安全生产。我们前期已利用高抗
学位
芥菜是由白菜与黑芥自然杂交后加倍形成的异源四倍体,在我国南方地区种植十分广泛。芥菜属于长日照种子春化型作物,开花时间对其产量影响很大。包括环境条件、内在遗传因素等多种因素都会对芥菜能否适时开花产生影响。WRKY家族是植物中最大的转录因子家族之一,参与到植物多种生命过程的调控中。前期对WRKY蛋白的研究多在抗病和抗盐胁迫等方面,近年来,越来越多关于WRKY影响开花的机制被报道。在前期的研究中,两个W
学位
<正>重庆市第六次党代会报告提出,奋力书写成渝地区双城经济圈建设新篇章。发展大健康产业是实施健康中国战略的重要一环,已成为新时代经济高质量发展的热点和增长点。成渝地区双城经济圈建设肩负“打造带动全国高质量发展的重要增长极和新的动力源”的重大战略使命,域内现代产业的发展、人民生活品质的提升、双城引领空间格局的打造为全域大健康产业发展提供了更加有利的环境。进入新时代、启航新征程,要立足全域、放远视野、
期刊
十字花科作物具有进化上较湿性柱头更为高级的干性柱头,其柱头乳突表面缺乏水分和小分子分泌物,能特异性识别和响应落在柱头上的亲和与不亲和花粉。只有亲和花粉才能诱导乳突细胞向外分泌水分和其他营养物质,花粉能够水合和萌发;而不亲和花粉不能诱导该分泌过程,花粉的水合和萌发受阻;这种受精细化调控的分泌过程不仅为干性柱头特异性识别亲和与不亲和花粉提供了有效的早期保障,也为研究植物生殖细胞间信号传导机理提供了一个
学位
自然界中,植物已进化出多种形态来抵御植食性动物入侵,植物表皮毛就是其中的一种。表皮毛是植物地上部分表皮细胞向外突出延伸的特化毛状结构,不仅可以保护植物免受病虫的危害,还具有一定的经济和药用价值。表皮毛按形态学分为单细胞和多细胞两类。单细胞表皮毛结构简单,如拟南芥和十字花科蔬菜等植物的表皮毛;多细胞表皮毛结构复杂,如番茄和青蒿等植物的表皮毛。甘蓝类蔬菜(Brassica oleracea L.)为十
学位
目的 对比微创经椎间孔入路腰椎椎间融合术(MIS-TLIF)与传统开放TLIF治疗单节段腰椎退行性疾病的临床疗效及椎旁肌损伤变化。方法 2017年1月—2020年1月收治单节段腰椎退行性疾病患者41例,其中18例采用MIS-TLIF治疗(MIS-TLIF组),23例采用TLIF治疗(对照组)。记录2组患者卧床时间、住院时间,术前和术后1、3、5 d血清肌酸激酶(CK)、白介素-6(IL-6)水平;
期刊
百合(Lilium brownii var.Viridulum)是百合科(Liliaceae)百合属(Lillium)的多年生草本植物,原产于我国,有着悠久的历史,是高蛋白低脂的保健食品,有抗氧化、润燥清热、养阴润肺作用,具有很强的食用价值、药用价值、观赏价值,优质的百合抗病品种意义重大。病程相关基因非表达子是基础抗性以及抗病基因决定抗性的重要调控因子,对系统获得抗性和诱导系统抗性发挥着关键调控作
学位
目的:探讨微创经椎间孔入路腰椎椎间融合术(minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion,MIS-TLIF)术后对侧肢体疼痛发生的可能原因和预防措施。方法:对2019年1月至2020年9月采用MIS-TLIF手术治疗的50例腰椎退行性疾病患者进行回顾性分析,男29例,女21例,年龄33~72(65.30±7.13)岁,其中22例采
期刊
彩叶芋(Caladium bicolor),又名花叶芋、五彩芋,天南星科花叶芋属,原产于南美洲热带地区的多年生草本植物,因其叶形独特、叶色丰富、姿态优美,而成为重要的室内盆栽和园林造景植物。叶色是彩叶芋最为重要的观赏性状之一,但其调控机理目前尚不清楚。花青素广泛参与植物色彩的形成,其代谢途径中结构基因的表达主要受R2R3-MYB、b HLH和WD40(MBW)复合体的调控。为探究彩叶芋呈色机理,本
学位