【摘 要】
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花生是我国重要的油料作物,富含多种营养成分。花生种植土壤适宜的pH值偏中性,而我国花生种植土壤条件多为酸性。酸性条件使得铝元素以可溶性离子存在于土壤中,导致土壤肥力下降,铝毒害抑制花生生长发育。类受体蛋白激酶在植物胁迫应答中发挥重要作用,参与细胞信号转导、调控植物先天免疫反应以及细胞死亡调控等生物过程,但其在铝胁迫响应中的作用尚不清楚。本实验以99-1507（耐铝）和中花2号（ZH2,铝敏感）两个
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花生是我国重要的油料作物,富含多种营养成分。花生种植土壤适宜的pH值偏中性,而我国花生种植土壤条件多为酸性。酸性条件使得铝元素以可溶性离子存在于土壤中,导致土壤肥力下降,铝毒害抑制花生生长发育。类受体蛋白激酶在植物胁迫应答中发挥重要作用,参与细胞信号转导、调控植物先天免疫反应以及细胞死亡调控等生物过程,但其在铝胁迫响应中的作用尚不清楚。本实验以99-1507（耐铝）和中花2号（ZH2,铝敏感）两个品种花生为材料,对铝胁迫下的表型进行观察,开展转录组学测序,分析它们之间基因表达差异,发掘与铝胁迫应答相关的途径和基因,克隆铝胁迫响应类受体蛋白激酶基因AhBAK1,并进行表达分析。获得的主要结果如下:1、铝对花生根生长的抑制。在AlCl3（100μmol/L）处理条件下,随铝处理时间增加,花生根尖受铝毒害的程度加深。与99-1507相比,中花2号（ZH2）的根伸长生长受抑制更明显,根尖铝含量积累以及细胞死亡率更高。2、对两个品种根尖进行转录组学分析,共筛选出8587个差异表达基因（DEGs）,铝胁迫早期99-1507对铝胁迫的应答反应比ZH2迅速,8h时99-1507鉴定出2123个差异表达基因（DEGs）,ZH2鉴定出913个。GO富集分析表明,DEGs主要富集在胁迫应答、信号转导等生物学过程。KEGG富集分析表明,DEGs被显著富集的代谢途径主要有光合作用、次生代谢生物合成途径、激素信号转导。同时,还预测了可能参与铝胁迫反应的编码调控有机酸转运、转录调控因子、受体蛋白激酶和细胞程序性死亡相关的基因。3、基于转录组学分析,克隆到花生类受体蛋白激酶基因AhBAK1,生物信息学分析表明,其ORF框大小为1878bp,编码625个氨基酸,属于富亮氨酸重复序列类受体蛋白激酶,蛋白分子量为69.1KD,等电点为5.91,属于疏水稳定蛋白,定位于细胞质膜,具有蛋白激酶催化结构域,存在双跨膜结构,不存在信号肽。铝处理后,99-1507的AhBAK1基因表达水平显著高于ZH2。ZH2根尖AhBAK1的表达呈先升高后下降再升高的趋势,均高于对照,在处理8h、24h时差异显著;99-1507则呈先升高后下降的趋势,处理8h时最高,但均显著高于对照。表明AhBAK1能响应铝胁迫并在耐铝机制中发挥重要作用。4、构建AhBAK1原核表达载体,体外诱导表达出约70KD可溶性蛋白,通过凝胶亲和层析纯化,得到含有目的基因的重组蛋白。自磷酸化活性检测发现重组蛋白能发生丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸自磷酸化,表明AhBAK1具有丝氨酸/苏氨酸、酪氨酸双重激酶特性。5、成功构建AhBAK1植物表达载体,通过农杆菌介导法获得AhBAK1转基因拟南芥植株。
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