花生(Arachis hypogaea L.)膜联蛋白基因AnnAhs的克隆及功能分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weiandlu
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
近年来,干旱和盐胁迫已成为影响作物产量与品质的重要限制因素。随着分子生物学研究的不断发展,越来越多的干旱及盐胁迫应答基因被发现。花生是我国最重要的油料作物之一,其总产量约占我国油料作物的49%。花生的抗旱耐盐研究相对较少,仅有少量基因和转录因子被克隆。因此,发掘花生逆境相关基因,明确花生逆境基因表达调控机理对花生抗逆育种具有重要意义。  膜联蛋白(Annexin)是一类依赖Ca2+或者磷脂结合的多功能蛋白,在生物体内通常以多基因家族形式存在。高等植物膜联蛋白广泛分布在植物生长和发育的各个组织,并参与多种生理进程,如膜建成、细胞生长、豆科作物的根瘤形成以及果实成熟等。许多研究已表明膜联蛋白在细胞信号转导、维持膜结构稳定性、细胞分泌过程以及植物响应逆境中起着重要作用。基于膜联蛋白的功能,本研究将膜联蛋白基因作为花生抗逆研究的候选基因,通过同源克隆的方法,从抗逆、广适花生品种冀花2号叶片中分离了膜联蛋白基因AnnAhs,利用荧光实时定量分析了不同处理及不同组织中AnnAhs的表达特性,并对其功能进行了初步验证,主要研究结果如下:  1.AnnAhs基因的克隆及序列分析:克隆到花生中6个不同全长和2个部分序列的新膜联蛋白基因AnnAhs,命名为AnnAh1,AnnAh2,AnnAh3,AnnAh5,AnnAh6,AnnAh7,AnnAh4和AnnAh8(基因登录号分别为KM267643,KM276779,KM276780,KM276781,KM276782,KM276783,KM276784和KM276785)。AnnAh1,AnnAh2,AnnAh3,AnnAh5,AnnAh6和AnnAh7的开放阅读框分别为951 bp,954 bp,966 bp,948 bp,948 bp和1002bp。在核苷酸水平上,AnnAhs的编码区域相似一致性为46.23-66.56%,相对应的氨基酸序列的同源性在17.93-65.72%之间。所有预测的ANNAhs蛋白的分子量在35.85-36.29 KD之间,但是推断的等电点差异较大为5.97-8.81。推测的ANNAhs具有annexin家族典型的特征,即ANNAhs在第一或者第四个重复单元中包含典型的typeⅡCa2+-binding site(G-X-G-T-(38)-D/E)以及S3 clusters等保守的残基/元件。除ANNAh7外,其他5个ANNAhs N末端区域具有保守的His残基。  2.ANNAhs序列的进化分析:系统发育树表明ANNAhs被区分在不同的组间,并与同组内的豆科作物亲缘关系最近,除ANNAh2与拟南芥的亲缘关系近外,其他成员与拟南芥、玉米的亲缘关系较远。同组内的annexins保守motifs模式一致。  3.AnnAhs基因组序列的克隆和序列分析:扩增到AnnAhs基因组序列和启动子区域。AnnAhs基因外显子和内含子剪接位点剪接方式符合经典的GT-AG规律。同一组中花生和豆科作物的annexin基因组外显子-内含子组织具有相似的分布(第一个内含子的位相为1,其他位相为0),且annexin相对应的外显子长度具有一致性。启动子预测分析表明,AnnAhs启动子元件含有典型的TATA-box、CAAT-box和一系列光响应元件G-box,box4和SP1等,但是一些重要的调控元件,SA响应元件TCA-element,ABA响应元件ABRE,低温响应元件LTR、干旱响应MYB结合位点MBS、厌氧诱导必要的顺式作用元件ARE以及热胁迫响应等调控元件只存在于特定的基因中,说明AnnAhs的表达可能受低温、干旱、缺氧及光照等环境因素的调控。  4.多重胁迫及不同组织下花生内参基因的筛选:利用实时定量PCR对11个候选内参基因的表达稳定性进行了筛选,通过geNorm软件、NormFinder软件和BestKeeper分析筛选到本研究处理组表达模式分析的内参基因EFL1B,YLS8,UBI1和ACTIN7。  5.AnnAhs基因的表达特性分析:正常条件下AnnAhs在花生根、茎、叶和花中均有表达,并表现出不同的表达模式。6个AnnAhs均为组成型表达基因。花生中AnnAhs基因的转录水平响应干旱、盐、重金属、低温以及外源激素处理的调节,推测AnnAhs基因在花生抗逆调控中起着一定的作用。  6.AnnAhs基因的功能分析:成功构建了AnnAhs基因过表达载体pBI121-AnnAhs,并转化烟草。对pBI121-AnnAh1和pBI121-AnnAh3 T1代的功能验证显示,甘露醇处理下,野生型烟草的受害程度明显高于转基因幼苗;叶盘法分析发现,与水处理相比,野生型叶绿素含量降低14%~26%;各转基因株系pBI121-AnnAh1-x(10,25和42)和pB I121-AnnAh3-x(11和54)的变异系数分别为1.4%~10%,1.3%~11%,3.6%~12%,5.2%~13%和2.8~12%均显著小于野生型的变化;NaCl处理下,野生型烟草的受害程度明显高于转基因幼苗pBI121-AnnAh1-x,而pBI121-AnnAh3-x的受害程度与野生型相似;叶盘法分析发现,与水处理相比,野生型烟草的叶绿素含量降低19%~39%,pBI121-AnnAh1-x各转基因株系10,25和42叶绿素含量变化的最大变异系数分别为21%,23%和24%,pBI121-AnnAh3-x(11和54)的最大变异系数分别为37%和40%。说明转AnnAh1 T1代烟草能够提高转基因烟草在干旱和盐胁迫下的抗性;转AnnAh3 T1代烟草能够提高转基因烟草在干旱胁迫下的抗性,但对盐胁迫表现出一定的敏感。
其他文献
大豆产量的形成是源库共同作用的结果。关于源库关系的研究已有很多报道。但前人的报道只是单独考虑各形态指标的差异或去源去库对产量的影响,关于大豆源库协同关系的变化及对产量影响的研究尚不多见,尤其是在大豆遗传改良方面的研究更少。本文以跨越82年的30个具有代表性的大豆品种为材料,在同一栽培条件下研究大豆品种遗传改良过程中产量及源库关系的变化,为确定新的育种目标提供理论依据。试验于2006~2007年在吉
音乐教育是艺术教育重要组成部分,随着音乐教育研究的发展,我们发现它不是一门传授技术的学科,本文将音乐教育引入人文的视角,融入艺术和历史,让音乐教育变得丰富起来,对音乐
应用型本科是各个地方高校中最年轻和最有活力的院校,担负着为本地输送社会实践人才的责任.作为音乐专业不能循规蹈矩的跟随传统教学模式去教学,应该立足本地服务社会,发展成
甘蔗是中国重要的糖料作物和能源作物。在国内,甘蔗收获效率低、成本高,并且劳动成本在逐年增长,为了加快甘蔗机械化收获的步伐,选育易脱叶的甘蔗品种及对甘蔗脱叶性遗传改良
音乐是一种表演艺术。音乐表演则是介于音乐创作与音乐欣赏之间的媒介。通过表演者的二度创造,能给音乐作品注入新的活力,给音乐欣赏者带来新的启示。当下,西方音乐与中国传
新疆棉区光热资源丰富,有利于棉花生长发育和品质形成,但棉区纤维强度低、含糖量较高仍是品质存在的主要问题。本文选用四个纤维品质不同的自育品种,研究在纤维发育过程中相关酶活性和激素含量的变化特征,揭示相关酶活性和激素对棉纤维品质形成的调控作用;并采用分期播种试验,探讨不同温度条件下棉纤维发育中相关酶活性的变化特征,了解温度对相关酶活性的影响,进而揭示温度和相关酶活性对纤维品质形成的影响机理。1温度对不
本研究的目的是构建马铃薯S病毒(PVS)外壳蛋白(CP)基因的原核表达载体,实现其高效表达,用表达产物作抗原制备抗血清,进一步获得纯化的抗体(IgG)与酶标记抗体并用于PVS的DAS-ELIS
工业设计专业基础课程,在整个本科教育阶段,占有相当重要的地位。传统三大构成课程体系,已经不能满足学科发展的要求以及社会对于人才专业素质的需求了。本文运用比较研究的
桐城地区厚重的历史文化是本区域内可供开发利用的丰富课程资源,为了避免开发利用的盲目与低效,本文提出建立健全桐城文化语文课程资源筛选原则,包括地域性原则、实践性原则
与黑籽油菜相比,黄籽油菜以其种皮薄,纤维素、木质素含量低,蛋白质含量高,含油量高,油清澈透明及其饲用价值高等优点而受到油菜育种家的关注。芥菜型油菜种皮颜色遗传比较简单,黄籽对棕籽差别明显。为了弄清油菜黄籽的遗传规律和黄籽形成的分子基础,本研究以四川黄籽自交系和紫叶芥自交系及其杂种后代为材料,对芥菜型油菜种皮颜色和叶片颜色的遗传进行了研究;对控制棕色种皮的基因进行了RAPD标记;参照在拟南芥4-二氢