花生中DREB、bZIP类转录因子耐逆性研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:muniao090908
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植物在其生长过程中经常会遭受到不同程度的生物和非生物逆境胁迫,这些胁迫严重影响植物的生长发育,’并对农业生产造成极大的负面影响。研究发现,在长期的生物进化过程中,植物自身已经发展了多种抵抗干旱胁迫的机制,以通过调节自身生理和代谢变化来抵御干旱。其中的一个重要机制就是通过逆境胁迫信号转导来启动逆境胁迫响应基因的表达。在胁迫信号转导途径中,转录因子由于能够调节多个胁迫响应功能基因的表达而备受关注。我们从出口型大花生鲁花14不同发育时期种子混合cDNA文库中克隆鉴定出了3个花生AP2/EREBP类基因,命名为PNDREB1、PNTINY1、PNTINY2以及1个bZIP类基因,命名为PNbZIP1。作为AP2/EREBP家族的一类成员,DREBs类转录因子特异的存在于植物中,参与植物对干旱、高盐和低温等非生物胁迫的应答与响应。而在植物中,bZIP类转录因子参与蛋白与种子贮藏基因表达、光形态发生及器官建成的控制相关。研究PNDREB1、PNTINY1、PNTINY2、PNbZIP1并应用于实践对改良植物的品质,提高植物抗逆性具有很重要的意义。本论文工作取得的主要研究结果如下:1、通过RT-PCR的方法对PNDREB1、PNbZIP1进行了非生物胁迫的表达模式分析,并对PNbZIP1进行组织表达及诱导表达模式分析。对PNDREB1表达模式分析显示,该基因可对低温处理产生响应,低温下表达水平成倍增加;表达水平也受水杨酸诱导而增强,但对乙烯处理响应不明显,且基因的表达受茉莉酸甲脂的抑制。对PNbZIP1表达模式研究显示,其在花生的根、茎、叶、花、种子、果针中均有表达,为组成型表达,且在花和幼小种子中的表达量较高;受低温、乙烯、水杨酸诱导,响应较迅速,但对Nacl、茉莉酸甲脂、ABA响应不明显。PNTINY1能够响应Nacl.低温、乙烯、茉莉酸甲脂、ABA处理条件,并不响应水杨酸。对乙烯响应程度非常强烈。茉莉酸甲脂条件下,响应程度逐渐降低。PNTINY2能够响应Nacl.低温、乙烯、茉莉酸甲脂、ABA、水杨酸处理条件。茉莉酸甲脂条件下,响应程度随着处理时间增加而降低,48小时检则测不到表达。水杨酸条件下,PNTINY2响应程度逐渐增加。2、利用酵母单杂交系统对PNbZIP1的结合及激活活力进行了鉴定,结果显示:PNbZIP1不能与ABRE元件结合,但具有转录激活活性。利用含有DRE顺式元件的酵母单杂交系统验证PNTINY1、PNTINY2的结合及激活活性,结果表明均能够与DRE顺式元件结合并具有转录激活活性。3、T1代PNDREB1转基因烟草经继代后进一步筛选,获得T2代PNDREB1反义转基因烟草共6个株系。构建PNbZIP1的正、反义植物表达载体pCAMBIA1301-PNbZIP1(+)-GUS及pCAMBIA1301-PNbZIP1(-)-GUS,用于烟草转化。目前已获得T2代PNbZIP1正反义转基因材料各10个株系。T1代PNTINY1、PNTINY2转基因烟草经继代后进一步筛选,获得T2代PNTINY1正、反义转基因烟草各6个株系,获得T2代PNTINY2反义转基因烟草2个株系。4、对获得的T2代PNDREB1、PNbZIP1转基因烟草进行非生物胁迫下植株耐逆性分析,发现PNDREB1(-)对低温胁迫较敏感,低温下转基因植株中胁迫相关基因的表达及生理指标的变化都与野生型有所不同,推测该基因在低温信号响应及转导中发挥作用,该基因同时对ABA、Nacl、干旱胁迫也有一定的响应,认为该基因在植物对非生物胁迫综合抗性方面具有一定功能。PNbZIP1耐逆性实验正在进行。本研究为揭示PNDREB1、PNTINY1、PNTINY2、PNbZIP1在非生物逆境下作用及功能,及它们在胁迫信号传导途径的中的调控机制提供了较好的线索,并为进一步研究这两个基因的功能奠定了良好的工作基础。为通过分子育种手段培育综合抗性提高的转基因抗逆新品种提供了理论依据和优良的基因资源。
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