萝卜铬吸收累积相关miRNAs与Nramp家族基因鉴定分析

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:windows2xp
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
重金属污染已经严重危及全球生态环境和人类健康。铬(Cr)是生物毒性极强的重金属之一,不仅直接影响作物生长发育,而且可通过水、空气和土壤循环系统进入食物链,威胁人类健康。萝卜(RaphanussatiusL.)是原产于我国的一种重要十字花科根菜类蔬菜作物,具有较高营养和药用价值。萝卜以膨大肉质直根为产品器官,肉质根是首个遭受重金属毒害的部位,探索萝卜重金属胁迫响应分子机制显得尤为重要。miRNA介导的基因调控在植物重金属胁迫响应中有着重要作用。蔬菜作物Cr胁迫下起重要调控作用的miRNAs分离鉴定工作目前尚未见报道,极大限制了从分子遗传学角度进行蔬菜Cr吸收累积特性的遗传控制;此外,重金属吸收转运关键基因Nramp家族基因部分成员已在拟南芥、水稻等模式作物上成功分离,并通过转基因手段对其生物学功能进行了验证,然而萝卜Nramp家族基因分离鉴定和功能验证工作尚未开展,萝卜Cr吸收累积分子特征与调控机制尚未阐明。鉴于此,本研究在基因组水平分离鉴定Cr胁迫下有重要调控作用的miRNAs;分离克隆到重金属胁迫响应关键基因Nramp家族4个成员,分析其在不同Cr胁迫时间、不同重金属胁迫和不同Cr浓度胁迫下的表达特性,并通过转基因手段获得转基因植株,以期为深入解析萝卜Cr吸收累积分子遗传学特征提供理论依据。取得主要研究结果如下:1.为系统分离鉴定萝卜肉质根中Cr胁迫响应miRNAs及其靶基因,构建对照组(CK)和处理组(Cr200)两个sRNA文库。通过Solexa测序技术,分离到81个已知和72个新型miRNAs,其中54个已知和16个新型miRNAs在Cr胁迫下呈现出差异表达模式。RT-qPCR分析表明,这些差异miRNAs在不同Cr胁迫处理时间(0,6,12,24,48和96 h)下呈现出差异表达模式,其中一些miRNAs可通过负向调控相应靶基因来响应Cr胁迫。大多数靶基因编码参与调控重金属相关转录过程的转录因子家族。基于对Cr胁迫响应miRNAs及其靶基因的鉴定分析,提出一个Cr胁迫响应耐受机制和调控网络模式图。通过一些铁转运蛋白的协助,Cr6+进入到植物细胞后会产生过量活性氧,在感知Cr6+之后,植物细胞可激活一些重金属胁迫响应激素和信号分子来减少活性氧造成的氧化胁迫;与此同时,Cr6+可激活一些解毒机制来增强萝卜对Cr胁迫的适应性和耐受性。此外,一些金属蛋白(如SPL、ABC、YSL和HMA蛋白)被激活参与植物Cr胁迫响应过程,将Cr6+转运出细胞或将其转运进液泡。系列研究结果表明,Cr胁迫响应靶基因的协同表达可增强萝卜对Cr胁迫的抵御或抗性水平,以此缓解Cr6+的毒害作用。2.以萝卜高代自交系’NAU-YH’为材料,分离克隆到萝卜天然抗性巨噬蛋白(Nramp)家族基因4个成员RsNramp1、RsNramp2、RsNramp4 和 RsNramp6。四个基因 cDNA 全长分别为 1,670、1,529、1,550 和 1,450 bp,ORF 长度分别为 1,602、1,489、1,533和1,410 bp,分别编码533、537、511和469个氨基酸。萝卜Nramp家族蛋白与油菜、甘蓝和白菜Nramp蛋白同源性较高。RT-PCR与RT-qPCR分析表明,4个成员在不同Cr胁迫时间、不同重金属胁迫和不同Cr浓度胁迫下呈现出差异表达模式。RsNramp1和RsNramp6基因随着Cr胁迫时间延长呈现明显上调表达,在24 h时相对表达量最高。RsNramp1和RsNramp6基因在Cd和Pb胁迫下的相对表达量显著低于Cr胁迫,RsNramp4在Cd胁迫下的相对表达量较Cr和Pb胁迫高。RsNramp1基因随着Cr浓度升高呈现上调表达,在400 mg·L-1时相对表达量最高。成功构建萝卜RsNramp1、RsNramp2、RsNramp4和RsNramp6基因过表达载体,并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,获得33个转基因植株,为进一步开展萝卜Nramp家族基因功能验证打下基础并提供良好技术支持,系列研究结果将为深入解析萝卜Cr胁迫响应分子遗传学机制提供理论基础。
其他文献
移动群智感知(MCS,Mobile Crowd Sensing)作为一种新兴的数据收集技术,它将普通社会群众日常携带的智能移动终端(手机、平板电脑、智能可穿戴设备等)作为基本的感知单元进行
信息技术的普及,加快了信息化教学的进程,为学习者的学习与思考提供了更加多样化的支持。多媒体教学资源作为信息化教学进程中的产物,在中小学的应用越来越普遍,越来越多的教
企业的凝聚力和向心力,是企业健康发展的不竭动力.而要想增强凝聚力,企业内部员工与管理者之间的信任是重要基础.在解决企业内部信任问题的过程中,既要强调企业的开放与包容,
本文简单介绍了分离式Hopkinson压杆实验技术以及它的推广应用,着重讨论了在这一实验中所遇几个问题:压杆的弥散效应、试件的惯性效应、端面的摩擦效应、试件的波动效应以及截
近年来,面对社会转型时期复杂多变的矛盾纠纷,全国各地掀起了“大调解”的浪潮。公安机关往往是矛盾纠纷的第一接触点,所以治安调解在大调解机制中枢纽地位凸显。但目前,治安
针对深海潮汐特征难以获取的困难,基于深海锚系潜标压力传感器所测资料,利用线性近似的方法,建立了海面水位变化计算模型,并对该模型进行计算误差分析,提供了模型计算精度判
多项目管理是一种综合性管理活动,它涉及项目的并行运作与项目之间对资源的争夺,以整体利益最大化为目标。在船舶建造过程中,分段制造涉及复杂的工序,繁多的资源,单靠人力进
研究目的:通过专业的步态测试,获取扁平足受试者运动过程中的足底受力特征,分析受力的大小和力量的分配特点,进而通过综合数据得到针对扁平足受试者的个性化功能鞋垫设计方案。根据测试数据,给出个性化立体功能鞋垫的设计方案,通过材料硬度、厚度等的调整,制作出适合不同足弓类型、脚稳定性表现的个性化的鞋垫。用高科技的足底压力测试系统,设计具有改善扁平足足底压力表现的鞋垫,使得普通的运动鞋也可以拥有提高舒适性、改
低渗致密砂岩气藏在苏里格地区及川西等地区均有广泛分布,具有孔隙结构复杂,渗透率、孔隙度低,储层非均质性严重,地质结构复杂等特点。此类气藏自然产能较低,直井在投产前一
进入二十一世纪以来,世界各国的航天事业蓬勃发展,我国以国家发展的现实需求和长远目标为导向,制订了诸多航天发展的战略与规划,而中国航天事业的快速发展无疑对服务于航天工