【摘要】：NAC(NAM、ATAF1/2、CUC)轉(zhuǎn)錄因子是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子,它不僅參與植物的多個(gè)生長發(fā)育過程,還參與植物對(duì)生物以及非生物脅迫的響應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)室前期從鹽生植物遼寧堿蓬(Suaeda liaotungensis K.)中克隆了一個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子SlNAC2,并獲得了轉(zhuǎn)SlNAC2擬南芥T2代種子。本研究以轉(zhuǎn)SlNAC2擬南芥T2代種子為實(shí)驗(yàn)材料,篩選出轉(zhuǎn)基因擬南芥T3代純合二倍體,并對(duì)轉(zhuǎn)基因純合二倍體植株進(jìn)行非生物脅迫抗性及機(jī)制分析。主要結(jié)果如下:1.以實(shí)驗(yàn)室前期獲得的轉(zhuǎn)pBI121-SlNAC2擬南芥和轉(zhuǎn)pBI121-GUS擬南芥T2代種子為材料,利用含卡那霉素(100 mg/L)的MS培養(yǎng)基進(jìn)行篩選培養(yǎng),獲得轉(zhuǎn)pBI121-SlNAC2擬南芥純合二倍體株系:L1、L2、L3;轉(zhuǎn)pBI121-GUS擬南芥純合二倍體株系:VT1、VT2。半定量RT-PCR分析表明,SlNAC2基因已在轉(zhuǎn)SlNAC2基因擬南芥中表達(dá)。2.非生物脅迫(干旱、高鹽、低溫)條件下,對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥及野生型擬南芥進(jìn)行形態(tài)和生理特征分析,形態(tài)指標(biāo)主要包括:存活率、種子萌發(fā)率、根部發(fā)育、組織含水量和氣孔;生理指標(biāo)主要包括:葉綠素?zé)晒�、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、電�?dǎo)率及抗氧化酶活性等。非生物脅迫下,兩種擬南芥萌發(fā)均受到明顯抑制,但轉(zhuǎn)pBI121-SlNAC2株系萌發(fā)率明顯優(yōu)于野生型與轉(zhuǎn)pBI121-GUS株系。在幼苗生長階段,非生物脅迫下的存活率、根部發(fā)育、組織含水量和氣孔的結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)pBI121-SlNAC2株系比野生型和轉(zhuǎn)pBI121-GUS株系具有更好的生存能力。非生物脅迫下葉綠素?zé)晒馀c可溶性蛋白含量的變化表明,轉(zhuǎn)基pBI121-SlNAC2擬南芥通過提高光合作用來應(yīng)對(duì)非生物脅迫。轉(zhuǎn)pBI121-SlNAC2基因擬南芥在非生物脅迫下的脯氨酸含量及抗氧化酶活性顯著高于野生型與轉(zhuǎn)pBI121-GUS擬南芥,且細(xì)胞膜的損傷程度要低于野生型與轉(zhuǎn)pBI121-GUS擬南芥。結(jié)果表明,外源SlNAC2基因在擬南芥中表達(dá),提高了擬南芥的抗逆境能力,在很大程度上減少了非生物脅迫對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥的損害。有效的證明了SlNAC2基因具有提高擬南芥對(duì)非生物脅迫耐受性的能力。3.利用安捷倫基因芯片分析轉(zhuǎn)SlNAC2基因擬南芥與野生型擬南芥差異表達(dá)基因,并通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法對(duì)部分差異表達(dá)基因進(jìn)行驗(yàn)證。差異表達(dá)分析結(jié)果顯示,在轉(zhuǎn)SlNAC2基因擬南芥中共篩選到1258個(gè)差異表達(dá)基因,其中上調(diào)表達(dá)的基因706個(gè),下調(diào)表達(dá)基因552個(gè)。差異倍數(shù)大于50倍的基因22個(gè),GO分類結(jié)果顯示,這些基因主要參與植物細(xì)胞的生長發(fā)育、激素信號(hào)傳遞、酶活性的調(diào)控以及脅迫響應(yīng)過程中涉及的離子轉(zhuǎn)運(yùn)、抗氧化劑的合成、轉(zhuǎn)錄因子的相互作用等復(fù)雜的生理生化過程。差異表達(dá)基因包括MYB、WRKY類轉(zhuǎn)錄因子基因,并且存在與精氨酸和脯氨酸有關(guān)的信號(hào)通路基因。SlNAC2是NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一,通過調(diào)控下游脅迫相關(guān)的基因提高轉(zhuǎn)基因擬南芥在非生物脅迫下的耐受性。本研究揭示了SlNAC2在提高植物抗逆性中的作用,初步分析了其調(diào)控的下游基因,為植物抗逆機(jī)理研究提供了新資料。
[Abstract]:NAC (NAM, ATAF 1/2, CUC) transcription factors are plant-specific transcription factors. NAC transcription factors not only participate in many plant growth and development processes, but also participate in plant responses to biological and abiotic stresses. In this study, T3 homozygous diploids of transgenic Arabidopsis thaliana were screened from the seeds of T2 generation of transgenic Arabidopsis thaliana SlNAC2, and the abiotic stress resistance and mechanism of transgenic homozygous diploid plants were analyzed. The main results were as follows: 1. The transgenic Arabidopsis thaliana pBI121-SlNAC2 and transgenic pBI121-GUS were obtained in the early stage of the laboratory. Transgenic Arabidopsis thaliana homozygous diploid lines: L1, L2, L3 and pBI121-GUS homozygous diploid lines: VT1, VT2. Semi-quantitative RT-PCR analysis showed that SlNAC2 gene was expressed in transgenic Arabidopsis thaliana. The morphological and physiological characteristics of transgenic Arabidopsis and wild Arabidopsis thaliana under drought (drought, high salinity, low temperature) stress were analyzed. The morphological indexes mainly included survival rate, seed germination rate, root development, tissue water content and stomata; physiological indexes mainly included chlorophyll fluorescence, soluble protein content, proline content, electrical conductivity and resistance. The germination rate of transgenic pBI121-SlNAC2 was significantly higher than that of wild-type and trans-pBI121-GUS strains. At seedling growth stage, the survival rate, root development, tissue water content and stomata of trans-pBI121-SlNAC2 strains were higher than that of wild-type. The changes of chlorophyll fluorescence and soluble protein content under abiotic stress indicated that the transgenic Arabidopsis thaliana pBI121-SlNAC2 could cope with abiotic stress by increasing photosynthesis. The results showed that the expression of exogenous SlNAC2 gene in Arabidopsis improved the stress resistance of Arabidopsis thaliana and reduced the damage of transgenic Arabidopsis to a great extent. Genes have the ability to improve the tolerance of Arabidopsis to abiotic stress. 3. Differentially expressed genes of transgenic Arabidopsis thaliana and wild type Arabidopsis thaliana were analyzed by Agilent microarray, and some differentially expressed genes were verified by real-time fluorescence quantitative PCR. A total of 1,258 differentially expressed genes were screened, of which 706 were up-regulated and 552 were down-regulated. 22 genes were more than 50-fold differentially expressed. GO classification showed that these genes were mainly involved in plant cell growth and development, hormone signaling, enzyme activity regulation and ion transport involved in stress response. Differentially expressed genes include MYB and WRKY transcription factor genes, and there are signal transduction genes associated with arginine and proline. SlNAC2 is a member of the NAC transcription factor family that enhances transgenic mimicry by regulating downstream stress-related genes. This study revealed the role of SlNAC2 in improving stress tolerance of Arabidopsis thaliana under abiotic stress, and preliminarily analyzed the downstream genes regulated by SlNAC2, which provided new information for the study of stress resistance mechanism of plants.
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2

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本文編號(hào)：2182847