【摘 要】
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木薯是一种典型的耐旱作物。研究木薯的耐旱机制有助于揭示木薯耐旱的成因,丰富植物耐旱理论,并且为作物分子育种提供优良的基因资源。干旱诱导的脱落酸（abscisic acid,ABA）信号在木薯耐旱的过程中起着重要作用,但是ABA信号调控木薯耐旱的分子机制尚不清楚,尤其是ABA信号下游的关键因子的抗旱功能及作用方式仍未得到揭示。钙依赖性蛋白激酶（calcium dependent proteinkin
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木薯是一种典型的耐旱作物。研究木薯的耐旱机制有助于揭示木薯耐旱的成因,丰富植物耐旱理论,并且为作物分子育种提供优良的基因资源。干旱诱导的脱落酸（abscisic acid,ABA）信号在木薯耐旱的过程中起着重要作用,但是ABA信号调控木薯耐旱的分子机制尚不清楚,尤其是ABA信号下游的关键因子的抗旱功能及作用方式仍未得到揭示。钙依赖性蛋白激酶（calcium dependent proteinkinase,CPK）是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。CPK是ABA信号途径的关键应答因子,且广泛参与调控ABA介导的干旱应答过程。基于课题组前期对木薯三个种质的耐旱性评价及转录组分析,选择ABA信号途径重要调控因子MeCPK9蛋白激酶作为研究对象,采用酵母双杂交、酵母单杂交、体内共表达、遗传转化等技术研究了MeCPK9和MeDi19的互作关系及其在干旱胁迫和ABA信号应答中的功能和分子机制。具体阐述如下:1.在前期转录组数据的基础上,筛选并克隆了木薯MeCPK9和MeDi19基因c DNA全长。亚细胞定位分析表明MeCPK9定位在细胞膜上,MeDi19定位在细胞膜和细胞核上。将MeDi19进行结构域拆分和自激活活性分析发现Di19具有转录激活活性,其自激活区域定位在C端。通过酵母双杂和双分子荧光互补实验揭示了MeCPK9可与MeDi19 C端区域互作。2.通过农杆菌介导的遗传转化方法,分别将MeCPK9和MeDi19在Col-0拟南芥中过表达,获得转基因株系。通过表型分析明确了MeCPK9和MeDi19具有耐旱功能,通过生理分析明确了MeCPK9和MeDi19能够激活抗氧化酶POD和SOD的活力。3.基于前期转录组数据,筛选并克隆下游10个抗氧化酶相关基因的启动子,通过酵母单杂交筛选发现MeDi19转录因子能与MePOD10基因的启动子互作,进一步利用双荧光素酶报告系统证实了MeDi19可激活MePOD10表达。综上所述,本研究结果表明MeCPK9与MeDi19互作,且都具有耐旱功能。MeDi19可直接结合并激活MePOD10基因启动子活力,进而提高植物耐旱性。
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