番茄糖基转移酶UGT43和UGT73C1基因参与干旱、盐胁迫耐性的功能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:NMGYXK110
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番茄(Lycopersicon esculentum M.)种植广泛,并且经济价值高。但干旱、盐碱、洪涝等恶劣环境,会影响其产量及品质。干旱和盐胁迫影响植物的生理生化、代谢途径,进而影响植物的生长发育。糖基转移酶可以糖基化小分子物质,如植物激素、次生代谢物等,这些物质在植物的生长发育和生理活动中发挥重要作用,进而参与植物对各种胁迫的耐受和抵抗作用。但目前关于糖基转移酶基因响应盐和干旱胁迫的研究,大多集中在拟南芥,而番茄中的报道较少,因此探究糖基转移酶调控番茄抵抗盐和干旱胁迫的作用及功能有重要意义。本试验结果表明:(1)通过RT-PCR和荧光定量PCR分析表明,番茄糖基转移酶Sl UGT73C1和Sl UGT43基因的表达均在盐和干旱胁迫后增加,而且Sl UGT73C1基因表达水平的增加更为显著,因此对Sl UGT73C1和Sl UGT43基因进行进一步研究。(2)克隆番茄的Sl UGT73C1和Sl UGT43基因,通过生物信息学分析表明,Sl UGT73C1基因的全长为1 485 bp,编码494个氨基酸;在蛋白的二级结构中,α-螺旋含量最多;分析启动子序列,推测该基因可能参与植物响应逆境。Sl UGT43基因的全长为1 446 bp,编码481个氨基酸;蛋白的二级结构包含α-螺旋、β-转角、延伸链和无规卷曲;对启动子序列进行分析推测该基因可能参与激素途径,及调控植物对逆境的耐受性。(3)利用荧光定量PCR分析Sl UGT73C1和Sl UGT43基因的组织表达特性。Sl UGT73C1和Sl UGT43基因在番茄各组织中均有表达,Sl UGT73C1在花中表达最高,Sl UGT43基因在侧根中表达最高;GUS染色结果表明,Sl UGT73C1在拟南芥侧根和莲座叶中表达较高,Sl UGT43基因在拟南芥茎生叶中表达水平较高。(4)分析干旱胁迫和盐胁迫下,番茄叶和根系中Sl UGT73C1和Sl UGT43基因表达变化情况,发现两种胁迫条件下,叶片和根系中,Sl UGT73C1基因表达的变化趋势均是先升高后下降。叶片(盐和干旱胁迫)和根系(干旱胁迫)中Sl UGT43基因表达的趋势与Sl UGT73C1基因相同,而盐胁迫下根系中的表达趋势正好与之相反;GUS染色结果表明,在盐和干旱胁迫下,拟南芥中Sl UGT43基因的表达量增加。(5)成功构建了Sl UGT73C1和Sl UGT43基因的植物超量表达载体,并获得了转基因植株。对其进行盐和干旱胁迫发现,Sl UGT73C1和Sl UGT43基因超量表达拟南芥植株的萌发和根长的表型与野生型没有明显差异,但萌发率、SOD和POD活性,均高于野生型,MDA含量皆低于野生型;盐胁迫Marker基因COR15、KIN1、SOS1、NHX1、RD22A和干旱胁迫Marker基因NCED3、RD29A、P5CS、COR47的表达量在转基因植株中均升高,且显著高于野生型,说明Sl UGT73C1和Sl UGT43基因可能通过抗氧化系统以及诱导相关Marker基因的表达来调控植株对盐和干旱胁迫的耐受响应,并且对于干旱胁迫的响应,可能依赖ABA途径。
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