【摘要】：非生物逆境是當(dāng)今嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵限制因子,對農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生了一定影響,因此深入研究植物對逆境的響應(yīng)調(diào)控機(jī)制,對抗逆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的培育奠定有力的理論基礎(chǔ)。Trihelix轉(zhuǎn)錄因子是一類小家族因子,僅存在于植物中,因該類轉(zhuǎn)錄因子能夠和基因啟動子區(qū)的GT元件特異結(jié)合,又被稱為GT因子家族,這一家族不僅在植物的生長發(fā)育方面扮演著舉足輕重的角色,而且在非生物逆境響應(yīng)中也發(fā)揮關(guān)鍵作用。對該家族的功能研究已有較多報道,但是在非生物逆境響應(yīng)途徑中的具體調(diào)控機(jī)理并不清楚。番茄在生長中容易遭受各種不良環(huán)境的影響,而GT作為轉(zhuǎn)錄因子在番茄生長發(fā)育及脅迫方面的研究還比較少,因此,探究GT轉(zhuǎn)錄因子在番茄生長發(fā)育及抗逆性中的分子調(diào)控機(jī)制將有助于增加我們的認(rèn)知,并可創(chuàng)造番茄新種質(zhì)。本研究是通過抗寒種質(zhì)的芯片雜交結(jié)果候選出一個對低溫響應(yīng)的差異表達(dá)基因,然后在耐寒的野生多毛番茄(S.habrochaites)LA1777中進(jìn)行克隆得到ShGT-1基因,利用轉(zhuǎn)基因?qū)hGT-1進(jìn)行功能鑒定及調(diào)控機(jī)制解析。主要研究結(jié)果如下:1.對ShGT-1進(jìn)行序列分析,結(jié)果顯示基因ShGT-1編碼293個氨基酸。并且亞細(xì)胞定位顯示ShGT-1基因在細(xì)胞核表達(dá)。通過與普通栽培番茄中的序列進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)耐寒野生多毛番茄存在一個位點(diǎn)的變異和一個位點(diǎn)的缺失。2.組織表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)ShGT-1基因在植株的各個組織中均有表達(dá),呈組成型表達(dá),但在根和花器官中的表達(dá)偏高,說明該基因在調(diào)控番茄發(fā)育的某些靶基因方面有重要作用。而誘導(dǎo)表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)ShGT-1基因不僅受干旱、低溫和鹽脅迫多種逆境誘導(dǎo)表達(dá),同時也受激素ABA和GA的誘導(dǎo)表達(dá)。表明ShGT-1基因可能在番茄植株的非生物脅迫響應(yīng)中發(fā)揮正調(diào)控作用。3.在普通番茄A57中超量表達(dá)ShGT-1,番茄植株表型發(fā)生明顯改變,表現(xiàn)節(jié)間距變短、葉片變小等矮化表型。對該矮化表型進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn),外源GA可以恢復(fù)其表型,說明ShGT-1對GA信號傳導(dǎo)途徑?jīng)]有影響,這種矮化屬于GA敏感型矮化。為了進(jìn)一步探究超表達(dá)ShGT-1致使番茄植株表現(xiàn)矮化的分子機(jī)制,對番茄植株中和GA合成相關(guān)基因的表達(dá)量進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株GA合成途徑中的關(guān)鍵基因GA20ox4和GA3ox表達(dá)顯著下調(diào)。我們推測可能是因為轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)GAs合成受阻而導(dǎo)致其矮化。4.在番茄苗期對植株進(jìn)行抗逆性鑒定,結(jié)果表明超量表達(dá)ShGT-1的轉(zhuǎn)基因系在低溫及干旱脅迫下的抗性明顯比野生型A57強(qiáng)。對相關(guān)生理指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn),在低溫處理下超表達(dá)植株體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸含量明顯積累,MDA含量及電導(dǎo)率均顯著低于野生型A57;而干旱脅迫下,番茄轉(zhuǎn)基因植株的氣孔幾乎關(guān)閉,而葉片失水率也比A57偏低,表現(xiàn)良好的保水能力。說明ShGT-1對番茄植株的逆境響應(yīng)發(fā)揮了一定的正調(diào)控作用。5.利用酵母雙雜篩選到與ShGT-1互作的3個蛋白,分別是Solyc02g067030(Sn RK1)、Solyc02g067460(VDAC)和Solyc07g008070(Ca M),這三個互作蛋白均與非生物脅迫相關(guān),表明ShGT-1所參與的逆境調(diào)控機(jī)制可能是作用在信號傳導(dǎo)途徑中。曾有報道稱互作蛋白Sn RK1是通過依賴ABA途徑參與調(diào)控植株非生物脅迫應(yīng)答響應(yīng),而我們的實驗結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)基因番茄植株對ABA表現(xiàn)不敏感,但可以上調(diào)參與ABA合成及傳導(dǎo)途徑相關(guān)基因的表達(dá)量。說明蛋白ShGT-1可能是通過與Sn RK1相互作用從而通過依賴ABA途徑參與調(diào)控番茄非生物脅迫應(yīng)答響應(yīng)。
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【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S641.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉輝;番茄耐寒種質(zhì)低溫脅迫下的轉(zhuǎn)錄組分析及相關(guān)基因功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 侯政;利用酵母雙雜交系統(tǒng)篩選與番茄RIN互作蛋白的初步研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號：2397403