【摘要】：土壤鹽漬化是威脅農(nóng)作物生長(zhǎng)質(zhì)量和產(chǎn)量的世界性問(wèn)題,農(nóng)業(yè)灌溉中鹽堿物質(zhì)的不斷積累使得作物產(chǎn)量急劇減少,因此在不斷改善土壤質(zhì)量的同時(shí)提高作物對(duì)鹽脅迫的耐受性就顯得尤為重要。番茄作為世界第二大果蔬作物,具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和食用價(jià)值。全面而深入的了解番茄對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)機(jī)制和分子機(jī)理,對(duì)提高番茄鹽脅迫耐受性有著至關(guān)重要的意義。關(guān)于SlSTE1基因雖未見(jiàn)任何關(guān)于其功能的研究報(bào)道,但已有的研究顯示SlSTE1基因在鹽和脫落酸(ABA)等激素處理下其表達(dá)量顯著升高,為證明SlSTE1基因與番茄鹽脅迫耐受性的關(guān)系,本研究分別對(duì)野生型、SlSTE1沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因番茄植株進(jìn)行鹽和ABA處理,對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性生理指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)對(duì)ABA處理后葉片中ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)模式進(jìn)行分析。另外,對(duì)野生型和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,初步研究了SlSTE1的過(guò)量表達(dá)在番茄鹽脅迫耐受性分子機(jī)制中的作用。具體結(jié)果如下:1、通過(guò)不同濃度的Na Cl對(duì)野生型、SlSTE1沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因番茄幼苗的處理分析三種番茄的表型特征變化差異,統(tǒng)計(jì)番茄的根和莖長(zhǎng),可以發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下超表達(dá)植株的生長(zhǎng)狀況比野生型要好,且根莖長(zhǎng)度均高于野生型。2、對(duì)野生型和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因番茄植株進(jìn)行ABA處理,并對(duì)ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的受體基因和正負(fù)調(diào)控因子的表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè),在ABA處理后有些基因的表達(dá)量顯著下降,而也有些基因如Sl PYL9等表達(dá)量顯著升高,特別是在超表達(dá)植株中的增量要顯著高于野生型。這表明SlSTE1可能與ABA信號(hào)途徑協(xié)同調(diào)控番茄對(duì)鹽脅迫的耐受性。3、為了進(jìn)一步證實(shí)SlSTE1基因?qū)Ψ涯望}性的提高與ABA信號(hào)途徑有關(guān),本研究通過(guò)酵母雙雜交系統(tǒng)對(duì)猜測(cè)可能與SlSTE1蛋白相互作用的ABA受體和調(diào)控因子進(jìn)行蛋白互作篩選,結(jié)果顯示所有檢測(cè)的ABA受體蛋白Sl PYLs和ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的正調(diào)控因子Sl Sn RK2s均不能與SlSTE1蛋白相互作用。4、對(duì)鹽脅迫下的野生型、SlSTE1沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因番茄植株的葉綠素、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)酶活性進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果顯示超表達(dá)植株中能夠提高番茄耐鹽性的葉綠素含量、SOD和CAT酶活性均要高于野生型,而MDA含量顯著低于野生型,這些結(jié)果表明,鹽脅迫下超表達(dá)植株自身光合呼吸作用以及對(duì)活性氧和自由基的清除作用相比于野生型更強(qiáng),而脂質(zhì)過(guò)氧化作用對(duì)細(xì)胞的傷害則比野生型番茄弱很多。5、對(duì)野生型和超表達(dá)番茄進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的結(jié)果顯示,過(guò)量表達(dá)SlSTE1基因后超表達(dá)植株中多種非生物脅迫響應(yīng)基因被激活表達(dá),且它們多參與氧化應(yīng)激、滲透脅迫、非生物響應(yīng)等生物過(guò)程。同時(shí),q RT-PCR驗(yàn)證表明,幾乎所有檢測(cè)的脅迫相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因以及其他脅迫相關(guān)的基因在超表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株中的表達(dá)均顯著高于野生型。這些結(jié)果進(jìn)一步地證實(shí)了SlSTE1基因在提高番茄耐鹽性過(guò)程中起到了非常重要的作用。綜合以上結(jié)果,表明SlSTE1基因能夠調(diào)控番茄對(duì)鹽脅迫的響應(yīng),其超表達(dá)能夠提高番茄的耐鹽性。而ABA信號(hào)途徑中的一些受體和正負(fù)調(diào)控因子基因的表達(dá)在SlSTE1超表達(dá)植株中出現(xiàn)上調(diào),但SlSTE1蛋白與ABA信號(hào)途徑中的蛋白沒(méi)有相互作用。我們推測(cè)SlSTE1可能通過(guò)其他脅迫信號(hào)途徑或ABA相關(guān)應(yīng)答元件與ABA信號(hào)通路相互作用從而促進(jìn)番茄鹽脅迫耐受性的提高。
【圖文】：

江蘇師范大學(xué)碩士學(xué)位論文序列為 PyACGTGGC，是 ABA 的應(yīng)答的一個(gè)順式作用元件，而與之結(jié)合的蛋白被證實(shí)含有保守的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，并且屬于轉(zhuǎn)錄因子 bZIP 家族。ABRE 核心序列附近的核苷酸則決定了其與 bZIP 蛋白結(jié)合的特異性[32, 33]。而另外一條途徑中蛋白質(zhì)的合成是脅迫響應(yīng)基因表達(dá)所必須的，這些中間合成的蛋白通過(guò)與鹽脅迫響應(yīng)基因啟動(dòng)子區(qū)的 MYCRS、MYBRS、NACRS 等順式作用元件結(jié)合從而調(diào)節(jié)這些脅迫應(yīng)激基因的表達(dá)[6, 34]。

圖 2-2 鹽處理后的野生型、SlSTE1 沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因番茄幼苗根和莖的長(zhǎng)度 (圖 A、B 為鹽處理后 WT 和沉默植株莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)，圖 C、D 為鹽處理后 WT 和超表達(dá)植株莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)；圖中沉默和超表達(dá)植株的根莖長(zhǎng)度均與 WT 相比較)Figure 2-2 The length of roots and stems of WT, SlSTE1-RNAi, SlSTE1-OE transgenic linestreated with salt2.4 小結(jié)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，，在正常生長(zhǎng)條件下的野生型、SlSTE1 基因超表達(dá)和沉默型番茄植株的生長(zhǎng)狀況并無(wú)明顯差異，而在 120 mM 和 160 mM NaCl 處理后的三種植株其根和莖的長(zhǎng)度都均發(fā)生了變化，總體來(lái)看，經(jīng) NaCl 處理后超表達(dá)植株的根莖長(zhǎng)度均顯著長(zhǎng)于野生型，且生長(zhǎng)狀況較野生型更好；而沉默型植株的根和莖長(zhǎng)均小于野生型。因此，從以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以初步看出 SlSTE1 基因可能參與了番茄植株對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)，并且 SlSTE1 基因的過(guò)量表達(dá)可能增強(qiáng)番茄對(duì)鹽脅迫的耐受性。
【學(xué)位授予單位】：江蘇師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：Q943.2;S641.2

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本文編號(hào)：2599568