论文部分内容阅读
玉米(Zea maize L.)是世界上重要的粮食作物,持续增加玉米的产量是确保世界粮食安全的重要组成部分。玉米在整个生育期内会不断受到各种生物和非生物逆境的胁迫,导致正常的生长发育受到严重影响,甚至造成绝产。生物胁迫包括病毒、细菌、真菌和昆虫等,非生物胁迫包括高温、干旱、高盐、冷害和冻害等。生长在田间的玉米并不能像高等动物那样来逃避各种灾害,玉米只能通过调整自身的生理生化过程,提高自身的抗逆防卫机制来适应和抵抗生物和非生物胁迫所造成的影响。玉米自身存在一套特有的防卫反应机制,能够在抵抗逆境胁迫中发挥重要作用。因此,发现并分离在玉米防卫反应中的关键蛋白质,解析玉米防卫反应机制,对整个玉米生产具有重要的理论价值和实践意义。本文主要的研究内容如下：1、本研究在蛋白质组学研究的基础上,重点对其中一个差异表达的重要蛋白质Zm-Remorin进行了研究。结果表明Zm.Remorin的cDNA序列全长1075bp,ORF序列全长597bp,编码199个氨基酸,DNA序列具有5个外显子,4个内含子。Zm-Remorin具有remorm蛋白家族典型的coiled-coil模块,N端脯氨酸含量为8.9%,属于remorin蛋白家族的1a组。遗传系统进化树分析发现,Zm-Remorin蛋白序列与高粱的remorin蛋白序列亲缘关系最近,位于同一个进化分枝上,与番茄,拟南芥的亲缘关系最远。RT-PCR分析发现,Zm-Remorin在玉米的各个组织间均有表达,因此推测,Zm-Remorin可能广泛参与玉米的多种生物学进程。应用Real-time PCR技术,研究了Zm-Remorin在激素(SA.JA和ABA)、干旱、高盐和SCMV病毒侵染处理下的表达模式,结果表明激素、干旱和高盐都可以诱导Zm-Remorin的上调表达,而SCMV病毒侵染处理后在抗感品种中出现了相反的表达趋势,在抗性品种中呈现整体上调的趋势,而在感病品种中则为整体下调的趋势,这预示着Zm-Remorin在玉米抵抗生物胁迫和非生物胁迫中起着重要的调控作用。2、通过DNA重组技术构建了带有GFP标记的融合表达pCAMBIA 1304-Zm-Remorin-GFP载体,通过转基因技术将其导入模式植物拟南芥中表达,在蓝光激发下,通过共聚焦显微镜观察转基因拟南芥的根尖细胞,发现Zm-Remorin是一个膜定位蛋白质,预示着Zm-Remorin在玉米胞间和胞内与胞外的信号传递中起着重要作用。3、通过DNA重组技术构建了Zm-Remorin的过表达载体pCAMBIA 1304-Zm-Remorin,通过转基因技术将其导入到拟南芥中,通过转基因拟南芥后代的生物和非生物胁迫处理发现,过表达Zm-Remorin基因的拟南芥在抗旱、抗盐和抗生物侵染能力等方面都有明显的提高。转基因拟南芥后代的Real-time PCR分析表明在干旱和高盐条件下,过表达Zm-Remorin基因拟南芥的ABA1和ABA2的表达量都明显高于野生型和转空载体的拟南芥,说明Zm-Remorin可能通过ABA信号通路来调控植物的抗旱和抗盐能力；在生物胁迫禾谷镰刀菌侵染中,过表达Zm-Remorin基因拟南芥的PR1和PR4基因的表达量都明显高于其它两种基因型的拟南芥,说明Zm-Remorin可能通过调节植物防卫基因PR1和PR4的表达来调节植物的抗生物胁迫能力。