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胚胎发育晚期丰富蛋白(lateembryogenesisabundantproteins,Lea蛋白)是植物胚胎发育后期种子中大量积累的一系列蛋白质,最早在棉花胚胎发育后期的子叶中发现。在植物应答干旱、盐胁迫、寒冷等原因造成的水分缺失的过程中Lea蛋白能够高水平的积累,暗示其可能参与了植物的逆境响应。
本研究利用已构建的花生转录组数据库,对花生中的Lea基因进行筛选,获得2个差异表达基因AhLea-D、AhLea-3。分析其理化性质发现AhLea-D蛋白基因含有185个氨基酸,分子式为C729H1107N231O279S10,理论等电点为5.78,分子量为17891.79Da,可能为亲水性良好的稳定的酸性蛋白。AhLea-3蛋白基因含有100个氨基酸,分子式为C468H750N148O140S3,理论等电点为9.84,分子量为10786.19Da,可能为亲水性良好的不稳定的酸性蛋白。
通过荧光定量PCR(RT-PCR)分析AhLea-D、AhLea-3基因在耐盐突变体与诱变亲本对照经过盐胁迫处理后0、6、12、24、48小时内的表达量差异情况。AhLea-D,AhLea-3基因在突变体和对照中的表达量都明显增高,且在突变体的表达量明显比对照的高。在突变体中,AhLea-D基因在胁迫处理后先升高后下降并在24小时表达量最高。AhLea-3基因在突变体材料中6小时时开始增长,到12小时达到最高值后开始下降,在48小时时又开始呈现上升趋势。这说明这两个基因在盐胁迫下诱导表达。
为了研究AhLea-D,AhLea-3基因在花生耐盐性中的作用,以耐盐突变体的DNA为模板克隆获得全长的cDNA序列。利用Super-1300表达载体,构建AhLea-D,AhLea-3基因与GFP基因的融合表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草,在激光共聚焦显微镜下进行观察。结果显示,AhLea-D和AhLea-3基因在细胞核和细胞壁上均可观察到绿色荧光。
将AhLea-D、AhLea-3基因与PCAMBIA1301载体相连接,构建这两个基因的过表达载体,利用花粉管通道法将过表达载体转入到?花育23?中获得转基因植株。通过PCR对收获的种子进行分子鉴定,AhLea-D转基因种子的阳性率为52%,AhLea-3转基因种子的阳性率为46%。通过RT-PCR对检测到转基因植株中AhLea-D基因的表达量比非转基因对照植株高7-12倍,AhLea-3转基因植株的表达量比对照植株高10倍以上。利用250mMNaCl溶液对转AhLea-D,AhLea-3基因植株进行盐胁迫,胁迫处理5天后,对照叶片出现明显的萎蔫现象,而转基因植株无明显变化。利用光合仪测得转基因植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著大于对照,胞间CO2浓度则显著低于对照。测得转基因植株中的SOD、POD、CAT酶活性均显著高于非转基因对照植株,MDA的含量则低于非转基因对照植株。以上研究结果表明AhLea-D、AhLea-3基因的过量表达增强了转基因植株的耐盐性。
本研究利用已构建的花生转录组数据库,对花生中的Lea基因进行筛选,获得2个差异表达基因AhLea-D、AhLea-3。分析其理化性质发现AhLea-D蛋白基因含有185个氨基酸,分子式为C729H1107N231O279S10,理论等电点为5.78,分子量为17891.79Da,可能为亲水性良好的稳定的酸性蛋白。AhLea-3蛋白基因含有100个氨基酸,分子式为C468H750N148O140S3,理论等电点为9.84,分子量为10786.19Da,可能为亲水性良好的不稳定的酸性蛋白。
通过荧光定量PCR(RT-PCR)分析AhLea-D、AhLea-3基因在耐盐突变体与诱变亲本对照经过盐胁迫处理后0、6、12、24、48小时内的表达量差异情况。AhLea-D,AhLea-3基因在突变体和对照中的表达量都明显增高,且在突变体的表达量明显比对照的高。在突变体中,AhLea-D基因在胁迫处理后先升高后下降并在24小时表达量最高。AhLea-3基因在突变体材料中6小时时开始增长,到12小时达到最高值后开始下降,在48小时时又开始呈现上升趋势。这说明这两个基因在盐胁迫下诱导表达。
为了研究AhLea-D,AhLea-3基因在花生耐盐性中的作用,以耐盐突变体的DNA为模板克隆获得全长的cDNA序列。利用Super-1300表达载体,构建AhLea-D,AhLea-3基因与GFP基因的融合表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草,在激光共聚焦显微镜下进行观察。结果显示,AhLea-D和AhLea-3基因在细胞核和细胞壁上均可观察到绿色荧光。
将AhLea-D、AhLea-3基因与PCAMBIA1301载体相连接,构建这两个基因的过表达载体,利用花粉管通道法将过表达载体转入到?花育23?中获得转基因植株。通过PCR对收获的种子进行分子鉴定,AhLea-D转基因种子的阳性率为52%,AhLea-3转基因种子的阳性率为46%。通过RT-PCR对检测到转基因植株中AhLea-D基因的表达量比非转基因对照植株高7-12倍,AhLea-3转基因植株的表达量比对照植株高10倍以上。利用250mMNaCl溶液对转AhLea-D,AhLea-3基因植株进行盐胁迫,胁迫处理5天后,对照叶片出现明显的萎蔫现象,而转基因植株无明显变化。利用光合仪测得转基因植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著大于对照,胞间CO2浓度则显著低于对照。测得转基因植株中的SOD、POD、CAT酶活性均显著高于非转基因对照植株,MDA的含量则低于非转基因对照植株。以上研究结果表明AhLea-D、AhLea-3基因的过量表达增强了转基因植株的耐盐性。