石油胁迫下紫茉莉漆酶基因(MirLAC)的功能研究

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石油污染土壤的修复是土壤改良的研究的热点之一。目前已采用的土壤修复方法有物理、化学、生物修复法,其中植物修复法具有环境友好、经济具有可持续发展等优点。紫茉莉被发现能够在石油污染土壤中保持生长,挖掘其抗逆基因加以应用,是提高植物的石油耐受性,提高石油污染土壤利用的一个有益途径。本研究以T2转紫茉莉漆酶基因拟南芥为材料,分别对MirLAC进行生物信息学分析、阳性植株的筛选,在石油胁迫下进行生理生化指标和相关应激基因表达量的测定,研究转紫茉莉漆酶基因拟南芥在石油污染土壤下的生长情况。本试验研究结果如下:1.通过DNAMAN、MEGA等生物信息学软件,进行目的基因生物信息学分析。结果表明,全长为1719bp,编码的蛋白分子质量为63.34k D,等电点为7.97,磷酸化位点54个,有信号肽且有三个铜氧化酶结构域;亚细胞定位预测结果显示漆酶基因位于除高尔基体跟内质网的各个细胞器上;系统进化树显示与甜菜(Beta vulgaris subsp.Vulgaris)亲缘关系最近;多序列比对发现该蛋白较为保守,不易受物种不同而改变。2.转漆酶基因拟南芥阳性植株的筛选主要有抗生素抗性筛选、PCR鉴定以及测序分析,最终筛选出4株阳性转漆酶基因拟南芥植株。3.本试验选用萘、菲、蒽来模拟石油污染环境,经过预实验筛选出拟南芥胁迫浓度分别为:萘0.8g·L-1、菲0.5g·L-1、蒽0.75g·L-1;在此条件下,以野生型拟南芥为对照,测定野生型拟南芥与转基因拟南芥生理生化指标的变化。在石油污染条件下,转基因拟南芥形态学指标(表型、根长、株高、生物量)优于野生型,测定的抗氧化酶系的酶活力(SOD、POD、CAT、APX)高于野生型,测定的渗透调节物质含量(Pro、可溶性糖、可溶性蛋白、MDA)高于野生型,表明转漆酶基因拟南芥在石油污染条件下具有耐受性;4.为了进一步研究漆酶基因的耐受石油污染土壤的机制,在处理前后分别对相关应激基因表达进行q RT-PCR分析,结果显示:CAT3、APX2、PAT1、TAA1和Sn CK2.3处理前表达均受到抑制,处理后基因表达量有所上升且明显高于在野生型中的表达量,因此漆酶基因能够耐受石油污染土壤,并且可能是通过ABA信号通路和生长素信号通路进行的。综上,漆酶基因通过提高生长量,抗氧化酶活性,及相关应激基因的表达,提高拟南芥在石油污染土壤的耐受性,因此研究漆酶基因提高植物的抗逆具有积极意义,进一步研究其抗逆机制,对该基因在污染土壤的改良方面的应用具有重要作用。
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