【摘要】：植物在生長發(fā)育中時(shí)常遭受干旱、高溫、高鹽等非生物脅迫,致使作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。因此,培育抗逆作物新品種,對(duì)于人類具有重要意義。植物在長期的逆境適應(yīng)過程中形成了多種應(yīng)對(duì)逆境的機(jī)制,主要涉及植物體內(nèi)的逆境信號(hào)傳遞。其中,蛋白激酶的可逆磷酸化作用,在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的信號(hào)識(shí)別與傳導(dǎo)過程中,起著必不可少的作用。蛋白激酶將自身ATP的最外端的高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物蛋白氨基酸殘基上的過程被稱為蛋白的磷酸化,分為自身磷酸化和底物水平磷酸化。它是生物體中廣泛存在的一種作用機(jī)制,幾乎涉及全部的生理生化過程。本研究從小麥干旱轉(zhuǎn)錄組中克隆了一個(gè)隸屬于無賴氨酸激酶(With No Lysine(K),WNK)家族的蛋白激酶,命名為TaWNK。通過初步生物信息學(xué)分析、亞細(xì)胞定位、表達(dá)模式分析明確了TaWNK的分子特性;通過酵母雙雜交技術(shù)篩選互作蛋白、并使用酵母雙雜交技術(shù)和雙分子熒光互補(bǔ)技術(shù)驗(yàn)證TaWNK與候選互作蛋白之間的互作關(guān)系;進(jìn)而利用轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗性鑒定實(shí)驗(yàn)探究了TaWNK基因在不同的非生物脅迫條件下的抗性表現(xiàn),主要結(jié)論如下:(1)TaWNK的CDS全長為968 bp,包括2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子(外顯子和內(nèi)含子交替分布),3 bp的5'非編碼區(qū)以及337 bp的3'非編碼區(qū);編碼322個(gè)氨基酸,分子量約為36.35 kD,等電點(diǎn)(PI)為6.90,含有一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸激酶區(qū)保守域,證明該基因?yàn)榻z氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員,并且屬于WNKs家族。該蛋白由9個(gè)α螺旋和3個(gè)β型結(jié)構(gòu)形成二級(jí)結(jié)構(gòu),在氨基酸序列的第6-7位之間有信號(hào)肽的剪切位點(diǎn),信號(hào)肽序列為:M****T。系統(tǒng)進(jìn)化樹和序列保守性分析表明,WNK基因在植物中具有極強(qiáng)的保守性。由啟動(dòng)子區(qū)順式元件分析可猜想TaWNK可能參與ABA信號(hào)途徑,光周期的變化,胚乳表達(dá)以及干旱脅迫反應(yīng),可能響應(yīng)溫度的變化、參與赤霉素的信號(hào)途徑。(2)TaWNK定位在細(xì)胞質(zhì)上,TaWNK基因受干旱、高溫、低溫、高鹽等非生物脅迫的誘導(dǎo),也受ABA、BR等生物脅迫的誘導(dǎo),暗示TaWNK可能參與多種信號(hào)途徑。(3)過表達(dá)TaWNK擬南芥會(huì)提高擬南芥對(duì)ABA、干旱(甘露醇)、NaCl的抗性,但是對(duì)低溫敏感,這說明TaWNK可能在ABA信號(hào)途徑中,在干旱、高鹽、低溫等脅迫中發(fā)揮著作用。(4)酵母雙雜交技術(shù)和BiFC均證明TaWNK分別與TaC2DP1和TaPROF1互作,而研究表明,TaC2DP1基因是依賴于ABA的脅迫信號(hào)通路的一個(gè)基因,所以猜測(cè)TaWNK基因在ABA信號(hào)通路中也發(fā)揮著一定的作用。
【圖文】：

WNK 激酶是一個(gè)新的蛋白激酶家族，已有研究表明其在植物抗逆反應(yīng)中發(fā)揮。本課題組在小麥干旱誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄組中篩選到一個(gè)在干旱脅迫下表達(dá)量很Ks 家族基因 TaWNK，本論文擬在此基礎(chǔ)上克隆 TaWNK 的 cDNA 全長并研究其迫下的功能及調(diào)節(jié)機(jī)制，為培育抗逆小麥品種提供候選基因。.2 技術(shù)路線

下降至接近0的表達(dá)量。在高溫處理下TaWNK基因在小白麥中的表達(dá)量是逐漸下降的，至第八小時(shí)的表達(dá)量降至 0h 的 0.2。總體水平看，TaWNK 基因可能參與了植物逆境脅迫，可以被多種非生物脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，如干旱，高鹽，高溫等；并且 TaWNK 基因在某些激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用，如ABA 和 BR。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q943.2;S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595681