本文關(guān)鍵詞：小麥堿脅迫應(yīng)答基因TaARF9和TaNTL5的功能研究

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【摘要】：土壤的鹽化常常伴隨堿化一起發(fā)生,這對植物生長與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。土壤中的鹽脅迫一般會給植物帶來滲透脅迫與離子損傷,而堿脅迫除了上述脅迫外,還會嚴(yán)重影響土壤結(jié)構(gòu),阻礙植物對離子的正常吸收并擾亂細(xì)胞內(nèi)離子平衡,使細(xì)胞膜受損,并損傷植物根系與光合系統(tǒng)等,對植物的正常生長造成極大傷害。到目前為止,人們對植物響應(yīng)鹽脅迫的機(jī)制關(guān)注較多,而對堿脅迫卻少有研究；考慮到堿脅迫對植物生長帶來的嚴(yán)重威脅,植物對堿脅迫的耐受機(jī)制亟待更多深入的研究。實(shí)驗(yàn)室前期通過非對稱體細(xì)胞雜交的技術(shù),以普通小麥濟(jì)南177(JN177)和長穗偃麥草為親本,獲得了一系列小麥漸滲系,并從中選育了耐鹽堿的小麥漸滲系品種——山融4號(SR4)。田間種植與實(shí)驗(yàn)鑒定表明SR4具有很強(qiáng)的耐鹽堿能力。利用第二代高通量測序技術(shù)對SR4堿處理后的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析,挑選出兩個在SR4根中受堿脅迫誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的基因,其中一個是生長素響應(yīng)因子TaARF9,一個是具有跨膜結(jié)構(gòu)域的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5。1.小麥生長素響應(yīng)因子TaARF9的功能探究我們從SR4中克隆到一個約1.9 kb的TaARF9開放閱讀框。它是一個生長素響應(yīng)因子,在多種非生物脅迫處理下呈現(xiàn)了不同的表達(dá)模式。TaARF9定位于細(xì)胞核,在酵母系統(tǒng)中驗(yàn)證了其具有體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將TaARF9轉(zhuǎn)化野生型擬南芥(Col-0),獲得了兩個TaARF9轉(zhuǎn)化擬南芥過表達(dá)的純合株系(OE)。在土壤中,TaARF9 OE系的生長受到了顯著抑制,且其發(fā)育速度較快,生長周期更短。同樣的,在空白培養(yǎng)皿上,TaARF9擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小,主根長度也顯著縮短。在堿脅迫與氧化脅迫條件下,TaARF9 OE系的相對葉片面積顯著高于對照,展現(xiàn)了對堿脅迫與氧化脅迫的顯著抗性。DAB和NBT染色結(jié)果顯示TaARF9 OE系積累了更高的ROS含量,ROS清除酶活性也有顯著提升。此外,在施加外源生長素的條件下,OE系較野生型的相對生長總是被促進(jìn)的。我們推測,ROS信號通路與生長素信號通路可能在TaARF9介導(dǎo)的抗堿脅迫的機(jī)制中發(fā)揮重要作用。2.小麥轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5的功能探究我們從SR4中克隆到一個約1.9 kb的TaNTL5開放閱讀框。TaNTL5是一個NAC類轉(zhuǎn)錄因子,在C末端具有一個跨膜結(jié)構(gòu)域。TaNTL5對不同的非生物脅迫具有不同的響應(yīng)模式。然而,我們在酵母系統(tǒng)中未能檢測出TaNTL5全長的體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將TaNTL5轉(zhuǎn)化野生型擬南芥(Col-0),獲得了兩個TaNTL5轉(zhuǎn)化擬南芥過表達(dá)的純合株系。在空白培養(yǎng)皿上,TaNTL5擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小,主根長度無顯著差異。在堿脅迫與ABA處理?xiàng)l件下,TaNTL5 OE系的相對葉片面積顯著高于對照,展現(xiàn)了葉片對堿脅迫與ABA的顯著抗性。同時,TaNTL5 OE系還展現(xiàn)了對鹽脅迫的敏感性。對擬南芥ABA信號通路及鹽脅迫相關(guān)Marker基因的表達(dá)情況的分析結(jié)果表明TaNTL5還上調(diào)了ABA合成相關(guān)基因ABA2,我們推測：ABA信號通路可能在介導(dǎo)植物抗堿脅迫的機(jī)制中發(fā)揮重要作用；而TaNTL5負(fù)調(diào)控ABA非依賴的信號通路下游基因表達(dá),初步認(rèn)為：這與過表達(dá)擬南芥對鹽脅迫的敏感性相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭立泉;陳建欣;崔景軍;韓丹;石德成;;鹽、堿脅迫下星星草有機(jī)酸代謝調(diào)節(jié)的比較研究[J];東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年04期

2 顏宏,趙偉,盛艷敏,石德成,周道瑋;堿脅迫對羊草和向日葵的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2005年08期

3 林興生;林占q，

本文編號：1201282