水稻缺氮早期響應(yīng)基因ENDG1的功能初步研究
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【摘要】氮素作為構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分,是植物生長所必需的大量元素之一,對生長發(fā)育有重要作用,是與產(chǎn)量最密切的營養(yǎng)元素。近三十年來作物種植過程中,氮肥的大量施用對環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。提高作物對氮素的利用率,不僅能夠提高生產(chǎn)效率,對生態(tài)環(huán)境的保護亦有很大貢獻(xiàn)。隨著人們對植物氮素營養(yǎng)吸收利用的分子機制的深入了解,發(fā)掘篩選高效品種及相關(guān)新基因成為關(guān)注重點之一。全基因組cDNA芯片技術(shù)對基因發(fā)掘,功能鑒定等有重要作用。本研究通過全基因組cDNA芯片技術(shù)篩選了水稻中與氮代謝相關(guān)的新基因,并對其中一個基因ENDG1進行了進一步的功能研究。已知基因ENDGl是一個轉(zhuǎn)錄因子,屬于AP2/ERF亞家族。芯片數(shù)據(jù)顯示,缺氮處理1h,ENDG1基因在水稻品種日本晴和珍汕97的根中表達(dá)量急速上升,而后又迅速下降,在缺氮處理1d時恢復(fù)原始水平,并且缺失硝態(tài)氮及銨態(tài)氮均有相同效應(yīng)。推測ENDG1基因為一個對缺氮瞬時響應(yīng)的基因。通過構(gòu)建啟動子融合GUS表達(dá)載體分析ENDG1基因的表達(dá)模式表明,其在地上部和根中均在中柱部分有明顯特異性表達(dá)。于酵母菌株Mav203中進行(?)ENDG1的自激活檢測實驗證實,(?)ENDG1的全長顯示了自激活活性。因此我們將其分為兩部分進行自激活檢測,發(fā)現(xiàn)包含AP2domain的C端同樣具有自激活活性,而不含AP2domain的N端不具有自激活活性。我們利用該基因的N端進行酵母雙雜交文庫篩選,得到了一個幾丁質(zhì)誘導(dǎo)的赤霉素應(yīng)答蛋白CIGRP1。另外,ENDG1所屬的AP2/ERF家族是一類植物中特有的調(diào)控植物發(fā)育且與植物脅迫抗性相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。使用不同激素和逆境處理水培水稻幼苗顯示,(?)ENDG1基因?qū)BA、乙烯處理的效應(yīng)和缺氮處理相似,均在處理30min左右有明顯上調(diào)的表達(dá)量。此外,高鹽及甘露醇處理均能使ENDG1基因和CIGRP1基因在20mmin后上調(diào)表達(dá),且表達(dá)量達(dá)到幾百倍。根據(jù)已有結(jié)果,推測(?)ENDG1能及時對外界氮濃度的變化作出響應(yīng),并可能通過與ABA、乙烯等激素途徑相作用將缺氮信號傳遞給下游功能基因。
【作者】張琬;
【導(dǎo)師】練興明;
【作者基本信息】華中農(nóng)業(yè)大學(xué),生物化學(xué)與分子生物學(xué),2014,碩士
【關(guān)鍵詞】基因表達(dá)分析;水稻基因;ENDG1;自激活;酵母雙雜交文庫;植物基因;瞬時響應(yīng);轉(zhuǎn)錄因子;水稻幼苗;Arabidopsis;
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本文編號:179051
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