【摘 要】
：
玉米是全球最重要的粮食作物之一,在保障世界粮食安全生产中占有极其重要的地位。但是干旱、盐碱等非生物胁迫因子,严重制约了玉米高产稳产和种植面积的扩大。植物激素脱落酸（ABA）在植物响应逆境胁迫过程中发挥着举足轻重的作用。PYR1/PYL/RCARs基因编码ABA受体,在ABA信号传递中发挥关键作用。另外拟南芥ABA信号通路的核心成员A类PP2C磷酸酶（PP2C-A）在ABA通路中的作用已经得到了很好
论文部分内容阅读
玉米是全球最重要的粮食作物之一,在保障世界粮食安全生产中占有极其重要的地位。但是干旱、盐碱等非生物胁迫因子,严重制约了玉米高产稳产和种植面积的扩大。植物激素脱落酸（ABA）在植物响应逆境胁迫过程中发挥着举足轻重的作用。PYR1/PYL/RCARs基因编码ABA受体,在ABA信号传递中发挥关键作用。另外拟南芥ABA信号通路的核心成员A类PP2C磷酸酶（PP2C-A）在ABA通路中的作用已经得到了很好的研究。然而玉米PYL和PP2C-A在非生物胁迫应答反应中的作用及其自然变异仍然在很大程度上未知。我们鉴定到13个玉米PYL家族基因（ZmPYL1～ZmPYL13）,分布在除第7号染色体外的所有其他染色体上。序列分析显示,这些PYL家族成员可分为I和II两个亚组,其中I亚组基因内含子数量少于II亚组基因。进一步表达分析表明,ZmPYLs可以响应多种非生物胁迫。ZmPYLs过表达材料表型鉴定显示,过表达ZmPYL3,ZmPYL9,ZmPYL10和ZmPYL13可以显著提高转基因植株对ABA的敏感性;而过表达ZmPYL8,ZmPYL9和ZmPYL12可显著增强植株的耐旱性。进一步分析表明,转基因耐旱株系中脯氨酸的积累和干旱相关标记基因的表达,相对于野生型均得到增强。以上实验结果表明ZmPYL8,ZmPYL9和ZmPYL12在植物抗旱中具有积极作用。同时,基于368个玉米自交系的关联分析,我们在基因ZmPYL8和ZmPYL12中均检测到与抗旱性显著相关的自然变异。我们发现不同ZmPP2C-As基因在不同器官响应外源ABA处理下的表达模式不同,暗示这些成员在ABA通路中可能存在功能分化。另外我们也观察到ZmPP2C-As基因的表达在盐处理前后发生了显著变化,暗示着ZmPP2C-As基因在调控玉米盐胁迫反应中可能有重要作用。进一步的转基因实验结果显示,与野生型植株相比,过表达ZmPP2C-A1,ZmPP2C-A2和ZmPP2C-A6的转基因家系在ABA和NaCl处理后的萌发率提高,表明ZmPP2C-As在玉米中参与感受和应答盐胁迫,是一类非常重要的逆境相关调控因子。然而与野生型植株相比,过表达ZmPP2C-A2和ZmPP2C-A6的植株在干旱处理后存活率降低,叶片失水率更高,同时脯氨酸积累更少,表明这些基因负调控干旱响应。同时我们还分析了ZmPP2C-As的自然变异与耐旱性的关系,发现ZmPP2C-A6存在与玉米抗旱性显著相关的自然变异。众所周知,玉米祖先大刍草较之现代玉米,有包括抗旱性在内的许多优良抗性特征。为了进一步挖掘PYL和PP2C-A家族基因在野生资源中潜在的抗性变异位点,我们利用优良自交系Zong3与野生种大刍草构建的BC2F6群体Zong3-Teosinte（ZT）,以耐旱池春秋两季干旱处理后获得的存活率为指标,结合已经发表的ZT群体基因型,检测到39个与干旱相关的QTLs。结合197份玉米材料的表达谱数据和关联分析结果,在上述QTL区间内共筛选到25个干旱应答基因,且含有与抗旱性显著相关的单核苷酸变异位点,推断这些基因可能是大刍草重要的抗旱候选基因。遗憾的是,这25个基因不包含PYL和PP2C-A家族成员,这可能是因为大刍草和Zong3所拥有的变异有限。尽管如此,该群体及其候选基因将为玉米抗旱的深入研究提供材料与基因资源。总之,本研究通过表达分析、基因转化、生理测定等多种实验,证实ZmPYLs和ZmPP2C-As家族成员在应对干旱和高盐等非生物胁迫中发挥了重要作用。我们的结果加深了对ZmPYL和ZmPP2C-A基因在非生物胁迫响应中的功能认识。ZmPYL和ZmPP2C-A基因中发现的自然变异可作为抗旱玉米分子育种的潜在功能标记。
其他文献
研究背景:临床证据表明,手术后20%的患者会出现创伤后应激综合症（Post-traumatic stress syndrome,PTSD）,但目前并不清楚手术后PTSD发生的具体原因与机制。大脑是处理疼痛和记忆共同的中枢,研究表明疼痛与认知存在偶联的神经环路或分子机制,它们之间可能会相互影响,从而导致疼痛后认知的变化。另外,已有研究显示术后急性疼痛是PTSD的独立危险因素。因此,手术后的急性疼痛是
背景衰老相关认知损害（age-associated cognition impairment,AACI）是老年人常见的健康威胁,严重影响个人的生活质量,并逐渐成为一个日益严峻的社会问题。因此,研究衰老相关记忆损害的确切机制及加重缓解因素显得尤为重要。生命早期应激对认知和情绪功能有着深远的影响。研究表明,生命早期应激（Early life stress,ELS）会加速小鼠成年期和老年期的认知功能损害
核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）是重要的植物病原真菌,其引致的菌核病每年造成严重的经济损失。核盘菌中的真菌病毒种类丰富,病毒复合侵染是普遍现象。前期发现核盘菌菌株HC025,致病力低,菌落形态异常,被一种线粒体病毒（Sclerotinia sclerotiorm mitovirus 1,Ss MV1）感染。本研究以菌株HC025为材料,通过宏转录组技术明确了菌株HC025
强紫外线辐射是青藏高原极端环境特征之一,高原生物如何适应青藏高原极端环境一直是多学科研究热点。目前关于高原生物对强紫外线辐射的适应性研究多集中于陆生动物,而有关高原鱼类等水生动物如何适应强紫外线辐射的研究还未见报道。在开展青藏高原水域环境调查中,我们发现高原河流湖泊等浅水区域的紫外线辐射强度相对较高,而这些区域是高原鳅属鱼类以及裂腹鱼仔稚鱼的重要栖息场所。那么高原鱼类是如何适应强紫外线辐射的呢?为
全球气候变暖的趋势不可逆转,由此带来的增温效应严重威胁水稻的安全生产。目前,已有较多研究学者通过各类增温装置探究了增温对水稻产量和品质的影响。然而,在大田条件下,关于全生育期增温对水稻产量、氮素吸收和氮效率影响的研究报道还比较少。为此,本研究试图创建一套经济安全的增温设施,通过所构建的增温装置明确全生育期不同增温处理对水稻生长发育和产量的影响,并利用15N标记氮肥,探究不同增温处理对水稻氮素吸收与
油菜（Brassica napus L.）是世界上主要的油料作物之一,同时也是中国第一大油料作物,因此油菜的高产稳产对中国的食用油安全具有特殊意义。长江流域是我国油菜的主要种植区域,但近十多年来随着我国长江流域种植制度的改变,夏季作物（主要是水稻和玉米）与冬季作物油菜之间的茬口矛盾日渐突出。因此,选育早花高产的油菜品种是长江流域紧迫的育种目标之一。与此同时,西北春油菜区属于一年一熟制地区,虽然不存
鱼类的生存和生长不仅取决于遗传背景,而且还取决于其与水生环境的相互作用关系,水产良种良法配套早已成为共识,然而它们之间的内在作用机制仍不清楚。为了更好地了解环境因素如何影响培育的黄河鲤（Cyprinus carpio）新品系,为其优良生长性能的发挥及良法配套提供理论基础和实践依据,本研究从水环境变化的角度,研究了黄河鲤新品系幼鱼一个生长周期内主要水质指标与水体、底泥和肠道中微生物菌群结构的变化规律
大西洋鲑（Salmo salar）是重要的工厂化养殖品种。针对不同的养殖品种优化养殖条件是工厂化养殖成败的关键。尽管大西洋鲑养殖已经有数十年的历史,但是其工厂化养殖条件还需要优化。本论文通过设置不同养殖密度和溶解氧饱和度,探讨大西洋鲑对不同养殖密度及溶解氧的生理响应、免疫应答及生长表现,揭示下丘脑-垂体-甲状腺-肝脏轴在大西洋鲑密度胁迫状态下参与生长免疫与应激的作用和机制,解析水环境溶氧、大西洋鲑
背景:心肌梗死（myocardial infarction,MI）主要由心肌组织急性、持续性缺血或缺氧引起,是世界范围内死亡和致残的主要原因。病理上,心肌梗死可导致氧化应激、能量代谢改变、凋亡、炎症因子释放和心肌细胞死亡等多种病理变化,进而触发促纤维化和肥厚性信号级联,发展为心室重构,甚至心力衰竭。超分子多肽水凝胶是通过肽基分子非共价键相互作用组装而成,可局部注射。因此,超分子多肽水凝胶常被用于包
趋光行为是夜行性昆虫重要的生物学特性之一。基于昆虫的趋光行为所研发出的灯光诱控技术,凭借其绿色无污染的优势,已经成为害虫预测预报和绿色防控的一种重要手段。然而昆虫趋光机制尚不明确,阻碍了灯光诱控技术的进一步发展。研究发现,昆虫响应光刺激后活性氧代谢发生显著变化,暗示活性氧参与了昆虫趋光的调控。琥珀酰化修饰是活性氧代谢的调控因子,但其对昆虫趋光的调控作用及机制仍然有待研究。本研究以趋光昆虫粘虫Myt