本文關鍵詞：一個擬南芥鎘敏感基因的克隆及功能研究

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【摘要】：土壤污染重金屬鎘通過作物吸收進入食物鏈累積到人體器官與組織中,對人類健康構成嚴重威脅。植物修復基因工程技術是土壤重金屬鎘污染修復行之有效的方法之一,而其關鍵在于對植物耐受鎘毒害分子機制的認識及其調控其積累的關鍵基因發(fā)掘。本研究利用正向遺傳學途徑從擬南芥T-DNA插入突變體庫中篩選獲得一個鎘脅迫敏感cdml突變體(cadmium-sensitive mutant 1) 。本論文研究主要結果如下：1.利用Tail-PCR技術,對cdm1突變體中的突變基因進行克隆,發(fā)現(xiàn)在該突變體中一個T-DNA插入在PTR3基因的啟動子區(qū)域(位于起始密碼子前384bp),導致該基因表達降低。生物信息學分析表明,該基因編碼一個協(xié)助轉運蛋白,為協(xié)助轉運蛋白超家族MFS (Major Facilitator Superfamily)成員。2.在CdC12脅迫條件下,與野生型相比,cdml突變體表現(xiàn)對鎘脅迫敏感。表明PTR3基因在調控重金屬鎘脅迫響應中具有重要作用。3.以野生型擬南芥的cDNA為模板擴增出PTR3基因全長,將該基因全長連接到pBI121載體上,構建獲得PTR3過表達載體。將構建好的重組載體轉至農桿菌GV3101,通過花序侵染法將PTR3重組載體轉化到擬南芥野生型植株中,最終通過轉基因篩選以及遺傳鑒定獲得PTR3過表達轉基因植株。4.在CdC12脅迫條件下,與野生型相比,PTR3過表達株系表現(xiàn)對鎘脅迫耐受。表明PTR3基因正調控鎘脅迫響應。5.進一步分析鎘脅迫應答相關基因的表達,發(fā)現(xiàn)cdml突變體和PTR3過表達株系在重金屬鎘脅迫處理后PDR8、GSH1、GSH2、GR1、GR2、PCSl、PCS2、ABCC1、 ABCC2等基因的轉錄水平較野生型差異顯著,而ATM3、ACBP1基因的轉錄水平無顯著變化,表明PTR3基因可能通過影響谷胱甘肽(glutathione,GSH)等小分子肽的合成來參與鎘脅迫應答的調控。6.鎘含量分析顯示,與野生型相比,cdml突變體根中的鎘含量降低,而PTR3過表達株系根中的鎘含量顯著上升。為進一步驗證PTR3基因調控鎘脅迫響應的作用機理,在正常條件下和CdCl2脅迫處理下,分別對野生型、cdml突變體和PTR3過表達株系的GSH含量進行檢測,發(fā)現(xiàn)與野生型相比,cdml突變體中的GSH含量降低,PTR3過表達株系的GSH含量上升。表明PTR3基因可能通過影響GSH的合成來調控鎘耐受。上述研究表明,cdml突變體中由于T-DNA的插入,阻礙了PTR3基因的表達,進而影響了GSH的合成,最終導致cdml突變體對鎘脅迫敏感。說明PTR3基因參與植物對鎘脅迫的應答的調控。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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