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  本文關(guān)鍵詞：rd29A啟動子的克隆及提高煙草抗逆性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2014年

小麥脅迫應(yīng)答基因TaCHP和TaDSU的功能研究

張紅建  

【摘要】：鹽旱等非生物脅迫條件,植物通過磷脂等眾多信號通路組成的脅迫應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)。動物中甘油二酯(DAG)是重要的磷脂分子之一,但植物中還沒發(fā)現(xiàn)其靶信號蛋白,因而DAG在植物中的調(diào)控機(jī)制還不清楚。脅迫應(yīng)答涉及到大量蛋白質(zhì)的修飾化改變,其中SUMO化能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)。SUMO化是動態(tài)可逆的過程,但是去SUMO化在脅迫應(yīng)答中的功能研究較少。 小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物,但它屬于甜土植物,抗逆能力較差,愈發(fā)嚴(yán)重的鹽旱逆境嚴(yán)重影響了作物產(chǎn)量,因而有必要挖掘抗逆相關(guān)基因、培育抗逆小麥品種。本實(shí)驗(yàn)室利用不對稱體細(xì)胞雜交漸滲技術(shù)選育了小麥漸滲系耐鹽抗旱新品種山融3號(SR3),它是親本普通小麥濟(jì)南177(JN177)的近等基因系,是挖掘抗逆相關(guān)基因的優(yōu)良材料。本實(shí)驗(yàn)室前期鑒定了一個(gè)可能參與磷脂通路的小麥耐鹽相關(guān)基因TaCHP.本實(shí)驗(yàn)室一方面分析了TaCHP與磷脂通路的相關(guān)性,另一方面克隆了一個(gè)催化蛋白質(zhì)去SUMO化的SUMO蛋白酶基因TaDSU,初步分析了它在植物抗逆中的作用和生理基礎(chǔ)。 1.小麥耐鹽基因TaCHP與磷脂通路的相關(guān)系分析 TaCHP含有三個(gè)能與DAG特異性結(jié)合的C1結(jié)構(gòu)域,具有轉(zhuǎn)錄激活活性,定位于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核,與動物中DAG結(jié)合蛋白蛋白激酶D相似,因此推測TaCHP可能是DAG結(jié)合蛋白,通過調(diào)控磷脂途徑提高耐鹽能力。 本論文發(fā)現(xiàn),與野生型相比,TaCHP過表達(dá)系中催化DAG合成的PLC和NPC及催化DAG轉(zhuǎn)化為PA的DGK基因家族部分成員的轉(zhuǎn)錄水平在正常條件下及NaCl、H2O2或ABA處理后發(fā)生顯著變化,而且各條件下發(fā)生變化的基因也不一樣。這一結(jié)果表明TaCHP使磷脂信號通路活性發(fā)生了改變。洋蔥表皮瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)顯示,利用PLC抑制抑制DAG合成時(shí),TaCHP在細(xì)胞膜中分布增強(qiáng),暗示TaCHP可能通過結(jié)合DAG被招募到細(xì)胞膜上。但是Fat western blot分析顯示,TaCHP在體外不能與16碳DAG結(jié)合,推測TaCHP結(jié)合DAG存在特異性,可能結(jié)合某些其他長度碳鏈DAG。 TaCHP不影響16碳DAG和16碳PA對植株生長的影響。利用PLC抑制劑抑制DAG合成時(shí),植株生長受阻,而TaCHP過表達(dá)株系受阻程度較�。焕肈GK抑制劑抑制DAG轉(zhuǎn)化為PA時(shí),植株側(cè)根發(fā)育被抑制,而TaCHP過表達(dá)能延緩這種效應(yīng)。但是利用PLD抑制劑抑制PA合成時(shí),野生型和TaCHP過表達(dá)株系的變化相同,兩者間無明顯差異。這一結(jié)果顯示,TaCHP能特異性參與DAG合成和代謝受阻對生長發(fā)育的影響。 外源16碳DAG或16碳PA存在時(shí),TaCHP過表達(dá)系植株對NaCl的耐受性提高,主根比野生型長。但是PLC抑制劑處理及其與DAG共處理后,野生型和TaCHP過表達(dá)系對NaCl的耐受性無顯著差異。同樣,DGK抑制劑處理及其與DAG共處理后,TaCHP過表達(dá)系對NaC1的耐受性也與野生型相似。這些結(jié)果顯示,DAG可能通過轉(zhuǎn)化為PA提高TaCHP的耐鹽性。2.小麥去SUMO化蛋白酶基因TaDSU的功能分析 通過基因芯片篩選,發(fā)現(xiàn)一個(gè)注釋為ULP的非生物脅迫應(yīng)答型探針,據(jù)此克隆了一個(gè)小麥去SUMO蛋白酶基因TaDSU。NaCl、甘露醇和ABA處理后,TaDSU表達(dá)發(fā)生了顯著變化,而且其變化模式在SR3和JN177間存在差異。TaDSU與小麥A基因組祖先種烏拉爾圖小麥中一個(gè)同源基因的一致性最高,表明它來源于烏拉爾圖小麥。TaDSU可能定位于5AL上,而5AL上包含SR3耐鹽主效QTL。 為了驗(yàn)證TaDSU的生理功能,我們構(gòu)建了TaDSU過表達(dá)株系。結(jié)果發(fā)現(xiàn),TaDSU過表達(dá)不影響擬南芥的生長發(fā)育,但增強(qiáng)了擬南芥的耐鹽、抗?jié)B透脅迫和抗旱能力,而減低對ABA的敏感性。TaDSU過表達(dá)降低了非生物脅迫應(yīng)答通路相關(guān)基因的表達(dá),而提高了NaCl脅迫下的K+含量和K+/Na+比。與野生型相比,TaDSU過表達(dá)株系在正常條件下ROS含量降低,而干旱條件下ROS含量提高。結(jié)果初步表明,TaDSU通過調(diào)控離子平衡和氧化還原平衡提高抗逆能力。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2014
【分類號】：S512.1
【目錄】：

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本文編號：190750