大豆Tubby-like proteins基因家族分析及GmTLP8基因响应旱盐胁迫的功能鉴定

来源 :长江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zmeng1984
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大豆(Glycine max L.)是我国重要的油料经济作物,是人类优质蛋白质和油脂的主要来源。然而大豆对干旱和高盐等非生物胁迫条件非常敏感,严重影响其产量。因此,发掘大豆抗逆候选基因,分析其机理并应用于遗传改良,对提高大豆抗性和产量、促进产业发展具有重要意义。Tubby-like protein(TLPs)是真核生物中广泛存在并参与生长发育过程的一种转录因子。本研究对GmTLP基因家族进行了系统鉴定,包括系统发育分析、染色体定位、基因结构分析、顺式元件分析、组织表达分析等;并基于表达模式分析结果,选取GmTLP8基因进行抗逆功能鉴定。主要取得以下研究结果:1、GmTLP基因家族鉴定。通在大豆基因注释文件中搜索到22个GmTLP基因,构建系统进化树,将GmTLP基因家族成员被分为五组(I-V)。根据染色体定位,将22个GmTLP基因依次命名为GmTLP1至GmTLP22。基因结构分析表明,GmTLPs成员都含有内含子和外显子。蛋白质结构域分析揭示GmTLPs包括两个关键的结构域,即F-box和Tub结构域。组织表达谱分析表明,GmTLP家族成员在大豆中的表达具有明显的组织时空差异性。GmTLP家族成员的启动子中,大多数顺式作用元件参与激素或非生物胁迫反应,推测参与植物耐逆响应。2、表达模式及亚细胞定位分析。通过对大豆ABA、旱及盐胁迫转录组数据分析,结合实时定量PCR(q RT-PCR)验证,发现GmTLP8在多种胁迫条件下均显著上调表达,因此选择GmTLP8用作进一步研究。亚细胞定位分析表明,GmTLP8蛋白定位于拟南芥原生质体的细胞核和细胞质内;DAPI染色证实其在细胞核内染色,可能作为转录因子在细胞核内发挥作用。3、功能鉴定。为了进一步验证GmTLP8的功能,利用农杆菌介导转化大豆毛状根技术,得到瞬时表达大豆毛状根转基因复合植株。抗逆性鉴定结果表明,GmTLP8-OE提高了大豆对干旱和盐胁迫的耐受性,而GmTLP8-RNAi则表现相反。在干旱和盐胁迫下,与EV-Control相比,GmTLP8-OE增加了叶绿素和脯氨酸(Pro)的含量,降低了氧自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,而GmTLP8-RNAi与EV-Control相比则表现相反。说明过表达GmTLP8可显著增强转基因大豆毛状根复合植株的抗旱性和耐盐性。4、作用机理解析。为了进一步分析GmTLP8在植物胁迫反应中的分子机制,利用转GmTLP8基因大豆毛状根复合植株系统分析了抗逆相关基因(Gm DREB1、Gm DREB2、Gm NAC11、Gm NCED3、Gm SOS1和Gm WRKY27)的表达模式。结果表明,这6个胁迫响应基因在转GmTLP8基因大豆毛状根复合植株中被干旱、高盐胁迫诱导后上调表达。研究结果表明,在逆境胁迫条件下,GmTLP8基因可能通过调控下游胁迫响应基因的表达参与植物响应逆境胁迫的分子生物学过程,提高大豆的抗逆性。
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