茶树ABA信号转导家族基因鉴定及功能分析

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:njuchen1986
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
ABA是一种天然的、植物自身合成的关键激素,广泛存在于高等植物的各组织器官中,参与调控植物生长发育的各个方面,包括:种子的休眠,幼苗的生长,叶片的衰老等。同时,ABA也是一种抗胁迫激素,响应各种胁迫,如:干旱,盐碱,低温冷害等。茶树作为我国重要的园艺作物之一,是多年生喜温喜湿常绿植物,耐旱性较弱。干旱缺水对茶树的正常生长及茶叶产量、品质有严重的影响。且随着世界气候的逐渐恶劣,这一问题愈发严重。因此耐旱茶树品种的培育是应对干旱胁迫最主要的措施之一。但茶树抗逆机制的研究还处于初步阶段,对于茶树抗逆相关基因的了解和认识还较少。本论文通过研究茶树ABA信号转导系统PYL、PP2CA、Sn RK2基因家族的组织分布、在逆境胁迫中的表达模式、蛋白水平之间的互作关系来解析茶树ABA信号转导通路,为茶树抗旱机制的研究提供分子水平依据,为寻找筛选抗旱品种提供依据,具有重要的理论与实践意义。本文基于茶树基因组数据库TPIA,对茶树中的ABA受体及信号转导系统,PYR/PYL/RCAR、PP2CA、Sn RK2家族成员进行了鉴定,其中CsPYLs基因家族有3个成员(CsPYL11-13)存在缺失,被认为是假基因。分析了CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s三个基因家族的基本结构以及在不同组织器官、多种非生物胁迫(干旱、盐碱、低温冷害)下的表达模式;利用q RT-PCR检测了干旱处理下,不同茶树品种CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s基因家族的表达变化;分析了外源ABA处理对茶苗中CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s影响并根据此结果建立茶树ABA信号转导路线图,对部分基因进行了克隆,利用酵母双杂交技术检测CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s家族蛋白的互作情况,初步探究了ABA信号在茶树内的转导过程。主要研究结果如下:1)利用茶树基因组数据库,鉴定出了15个茶树CsPYLs基因,8个茶树CsPP2CAs基因,8个茶树CsSnRK2s基因,分别命名为CsPYL 1-15,CsPP2CA1-8,CsSn RK2.1-8。根据基因结构与系统进化树分析,CsPYLs划分为3组,CsPP2CAs划分为2组,CsSnRK2s划分为3组。三个家族在不同组织器官均有表达,且表现出差异性。CsPYLs家族中CsPYL4在成熟叶及根茎中表达量高,CsPYL5在嫩叶及花中表达量较高,而CsPYL9在种子中表达量较高;CsPYL1-2,14-15在所有组织器官中表达量都低。CsPP2CAs家族中,CsPP2CA3在根中表达量较高,CsPP2CA8在地上部位表达量较高,CsPP2CA4在所有组织器官中表达量都较高;CsSnRK2s家族中,CsSn RK2.3在所有组织器官中表达量都较高,CsSn RK2.8在叶部表达量较高。2)CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s三个家族对干旱、盐碱和低温胁迫的响应具有多样性。在干旱胁迫下,CsPYL家族的基因表达呈现不同的响应模式,其中CsPYL10,15呈现明显上调表达,CsPYL14明显下调表达;CsPP2CA家族整体均为上调表达,其中CsPP2CA1响应最为强烈;CsSn RK2家族则大多为下调表达。在盐碱胁迫下,三个家族均呈现不同的响应模式,CsPYL1,4-5,15呈现明显上调表达,CsPYL3、14明显下调表达;CsPP2CA家族只有CsPP2CA6呈现显著的下调表达,其他家族成员均不显著;CsSn RK2.5,6,8表现为下调表达。在低温胁迫下,CsPYL1呈现显著的上调表达,CsPYL4,5为下调表达;CsPP2CA5,6呈现上调表达;CsSnRK2s家族均不显著。3)干旱处理下,不同品种茶树的ABA信号转导家族CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2ss基因表达呈现不同的响应模式。其中干旱敏感型品种“软枝乌龙”中,CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s三个家族的响应程度明显高于干旱耐受型品种“中茶108”。说明不同茶树品种的耐旱分子机理呈现差异性。4)外源ABA处理下,CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s表达呈现差异性,不同组织部位的表达也呈现不同表达模式。将根和叶两个组织器官在ABA处理0 h,0.5 h,2 h,6 h,24 h五个时间点的表达量进行相关性分析,根据相关性分析结果,绘制出三条茶树ABA依赖型信号转导途径。CsPYL4/CsPYL7/CsPYL9/CsPYL15—CsPP2CA2—CsSn RK2.8,CsPYL2/CsPYL3—CsPP2CA1—CsSn RK2.7/CsSn RK2.1和CsPYL6/CsPYL14—CsPP2CA8—CsSn RK2.6。5)将CsPYL4/CsPYL7/CsPYL9/CsPYL15—CsPP2CA2—CsSn RK2.8这一条信号传递路线中CsPYL4/CsPYL7、CsPP2CA8、CsSn RK2.6以及CsPYL6的分别构建酵母双杂交诱饵载体p GADT7和捕获载体p GBKT7,共转化酵母Y2H Gold菌株。酵母双杂交结果证明绘制出的茶树ABA依赖型信号转导途径具有可参考性。综上所述,本研究通过对CsPYLs/CsPP2CAs/CsSnRK2s三个基因家族的鉴定及生物学功能分析为探究ABA信号分子在茶树内信号传导奠定了一定的基础;分析在干旱处理下,不同茶树品种ABA信号转导家族的调节机制,为茶树抗旱的研究提供新的思路,有利于茶树抗旱机制的进一步阐明。
其他文献
大豆根瘤菌能将空气中的氮气转化为可被植物利用的氨态氮,为植物生长提供氮素养料,充分发挥大豆与根瘤菌的共生固氮作用,具有经济和环境上的优势,而且提高产量效益显著,推广应用前景十分广阔。在保持大豆产量的基础上,减少化肥用量,增施有机肥,也可以避免过度施肥带来的肥料浪费和土壤环境污染问题。本试验以黑农84和黑农87为试验材料,采用二因素裂区设计,设置了六种施肥模式T1(固体肥常规施肥)、T2(1/2固体
学位
大豆是我国重要的粮油兼用作物,在国民经济中占重要地位,随着国民经济的快速发展,大豆消费量逐年升高,2020年我国大豆消费量为11992.7万t,而国产大豆仅占16.34%,大豆供给侧受进口冲击严重,提高大豆产量、保障大豆有效供给是实施国家粮食安全战略的重要组成部分。增加大豆种植密度是提高产量的有效途径,而密植也会增加大豆倒伏风险,引起冠层光环境变化,影响大豆光能利用率以及冠层光合有效辐射的分布,从
学位
设计了组合纤维聚结(CFC)油水分离器、自适应微气浮旋流除油(AMFD)高效分离器2型油水分离设备,并在南海某平台进行了为期36 d的工业侧线试验,以验证新型油水分离技术针对海上平台生产水的处理效果。试验结果表明:CFC油水分离器设备入口平均含油341.03 mg/L,出口平均含油9.43 mg/L,平均分离效率97.2%,且可取消化学破乳剂的使用,除油效率高、设备体积小,可用于替代“水力旋流器+
期刊
大豆是我国主要油料作物及经济作物,在农业生产中具有重要地位。随着人们对大豆的需求量日益增加,提高大豆单产水平成为大豆育种更为重要的发展方向。由于生物产量是经济产量的重要基础,因此从光合作用、碳代谢角度出发进行大豆生物产量的研究对促进大豆高产具有重要意义。本研究以196份国内外大豆品种组成的自然群体为材料,对生物产量、净光合速率、叶绿素含量、叶片可溶性糖含量、叶片蔗糖含量、叶片淀粉含量进行测定,并结
学位
大豆蚜(Aphis glycines)为栽培大豆(Glycine max)重要害虫,对大豆生产存在严重危害。随着全球气候变暖加剧,中国哈尔滨地区当地温度也呈现上升趋势,短期极端高温偶有出现。为明确环境温度升高对大豆蚜的不利影响,针对高温变化对大豆蚜不同寄主生物型发育、繁殖及蚜型分化影响开展研究。共开展如下三部分研究:1.设置五个恒定温度梯度,研究恒定高温对大豆蚜不同寄主生物型发育和繁殖影响;2.设
学位
随着世界农业的现代化发展,全球转基因大豆的种植面积持续增长。转基因大豆在提高粮食生产力和促进耕地自给自足方面做出了巨大贡献。种植转基因大豆给我们带来了巨大经济效益的同时,其潜在的生态风险和实际应用过程中的性状稳定性也备受人们关注。完成具有我国自主知识产权的转基因大豆抗性稳定性筛选及其环境安全性评价,对推动我国今后转基因大豆产业化发展具有重要理论和实践意义。本研究于2019~2021年对转基因大豆草
学位
氮素作为水稻生长所需的重要营养元素,对水稻生长发育具有重要影响,直接影响水稻氮代谢和产量,确定适宜的施氮水平,可以为水稻高产栽培提供理论依据。关于不同施氮水平对水稻氮代谢和产量影响的报道较多,但以不同氮效率寒地粳稻品种为试验材料开展该方面研究的报道较少,因此,探究施氮水平对寒地粳稻氮代谢和产量的影响具有重要意义。试验于2021年在东北农业大学校内实验实习基地进行,以农丰1705(氮低效品种)和松粳
学位
随着水稻产量水平的不断提高,氮肥用量也持续增加,过量施氮不仅造成氮素利用效率的下降,还增加了倒伏的风险,导致生产效益下降。从丰富的水稻种质资源中筛选氮高效品种对缓解施氮带来的环境问题具有重要意义,前人对不同氮素利用效率品种的株型特征、根系形态、产量构成和品质特点等方面做了较多研究,但针对不同氮素利用效率品种的茎秆倒伏性状差异研究较少。而且多数氮效率筛选和不同氮效品种的抗倒伏比较研究集中于南方水稻品
学位
在我国,黑茶是一种经过微生物参与发酵制备而成的一类茶,又称后发酵茶。近年来,黑茶的减肥降脂、免疫调节、降血糖等功效不断被揭示,黑茶产品倍受消费者的关注和青睐。由于传统固态发酵黑茶制备工艺生产周期长、产品品质不稳定、生产过程易受杂菌污染而存在食品安全隐患等问题,制约着黑茶产业的进一步发展。与传统的固态发酵相比,液态发酵技术具有生产周期短,不易染菌,产品品质稳定且已实现工业化自动化等优点而成为目前工业
学位
水稻是中国等主要的粮食作物之一,种植过程中常因杂草管理不当,导致产量受到严重影响,水绵是水田危害较重的低等藻类杂草,在移栽田中发生量大,已严重危害水稻生产。为减少化学药剂用量,探讨高效水绵防治方法,本文采用盆栽试验方法,把光合细菌与柠檬酸铜进行复配应用,通过比较不同浓度柠檬酸铜、光合细菌及光合细菌复配柠檬酸铜条件下水绵防效及细胞内生理生化反应、水稻生理生化指标和土壤酶活性,获得光合细菌及柠檬酸铜最
学位