【摘要】：以往研究顯示,在影響植物生長發(fā)育的眾多重要環(huán)境因子中,晝夜長度的周期性變化是最重要的因素之一。盡管一些晝夜周期響應(yīng)基因的功能已經(jīng)被明確,但光周期調(diào)控植物生長發(fā)育的分子機制仍屬于未知。本實驗室前期測定了不同光周期處理馬鈴薯葉片轉(zhuǎn)錄組,分析發(fā)現(xiàn),差異表達基因(DEG)涉及121個代謝通路,實驗數(shù)據(jù)分析,確定了 20個光周期響應(yīng)上游調(diào)控基因。其中DMG400012536(St36)、DMG40000663(StASR3)響應(yīng)光照功能未知,并且St536屬于新基因家族的成員之一。本研究旨在研究這些基因的功能,具體研究結(jié)果如下:(1)數(shù)據(jù)庫檢索和序列分析表明,,St536基因cDNA序列包含648bp的ORF,編碼215個氨基酸組成的多肽,第91到第110位形成20個氨基酸組成的跨膜結(jié)構(gòu)域;StASR3基因cDNA序列包含336bp的ORF,編碼111個氨基酸組成的多肽。(2)合成兩個基因cDNA,亞克隆將其連接到植物真核表達載體T-DNA,構(gòu)建了含有過量和抑制表達載體的重組根癌農(nóng)桿菌菌株GV3101-pC-35S-St536+/-、GV3101-pC-35S-StASR3+/-,通過根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)途徑,轉(zhuǎn)化重組菌株普通煙草體內(nèi),篩選得到陽性轉(zhuǎn)化株系。(3)St536 表達的亞細胞定位結(jié)果顯示,St536-GFP融合蛋白與線粒體標記信號完全重疊,結(jié)合其跨膜結(jié)構(gòu)域的存在,表明St536蛋白表達于線粒體膜;結(jié)果證實了基因組注釋中St536同源物線粒體表達的預(yù)測。(4)StASR3過量表達株系氣孔導(dǎo)度和凈光合速率均值比對照分別降低了 33%和26%,ATP積累均值比對照增加了 57%,水楊酸積累均值比對照降低了 44%。結(jié)合以往研究報道,結(jié)果表明,StASR3表達增加,減少了葉片內(nèi)源激素水楊酸積累,降低了氣孔導(dǎo)度和氧化還原水平,使葉片對ABA脅迫的敏感性減弱。盡管StASR3過量表達,葉綠素和ATP積累增加,但氣孔導(dǎo)度降低導(dǎo)致凈光合作用速率下降。(5)St36過量表達,葉片纖維素積累和氣孔相對長度,分別比對照降低了 20%和17%,氣孔導(dǎo)度和光合速率分別是對照的4.6和3.5倍,ATP和葉綠素積累顯著增加,結(jié)合以往研究報道,本研究表明,St536過量表達,減少了葉片纖維素積累,氣孔開閉更靈活,氣孔導(dǎo)度和光合速率隨之提高。(6)結(jié)論認為:StASR3過量表達增強耐旱性,歸因于水楊酸積累減少導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降所致。線粒體膜蛋白St536反向調(diào)控保衛(wèi)細胞壁纖維素積累,增強氣孔導(dǎo)度和光合速率。本研究不僅明確了線粒體膜蛋白St536參與纖維素積累,調(diào)控氣孔和光合作用,而且為解析兩者的信號提供了重要的實驗證據(jù)。此外,還明確了增加StASR3表達,降低氣孔導(dǎo)度,明確了導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低的內(nèi)源激素,為進一步揭示ASR基因如何調(diào)控耐旱性提供理論依據(jù)。
【圖文】：

錄本有２７０２２個；其中，光照和黑暗下共表達基因數(shù)量分別為２２０３３和１９９３５個：ＫＥＧＧ富集分逡逑析顯示，１２１個代謝途徑參與了本研宄設(shè)置的長、短日照處理。逡逑兩個處理組光周期與對照光周期的特異性表達基因共表達和特異表達的比對結(jié)果如圖１－３所逡逑示：其中ＣＬ－ＣＤ與ＳＬ－ＬＤ共表達基因共１９８８３個，ＣＬ－ＣＤ與ＬＬ－ＳＤ內(nèi)共表達基因共１９７００個。逡逑１－３Ａ中ＣＬ－ＣＤ和ＳＬ－ＬＤ比較，，ＣＬ、ＣＤ、ＳＬ和ＬＤ中特異性表達基因分別為１３８、６３８、８６６和逡逑４４５邋個；ＣＬ、ＣＤ、ＳＬ邋共表達基因邋４２６＋１９８８３邋個，ＣＬ，邋ＣＤ、ＬＤ邋共表達基因邋１１３＋１９８８３邋個。１－３Ｂ逡逑中ＣＬ－ＣＤ和ＬＬ－ＳＤ比較，ＣＬ、ＣＤ、ＬＬ、ＳＤ中特異性表達基因分別為１１６、６４８、２９０、１０２５個；逡逑ＣＬ、ＣＤ和ＬＬ共表達基因１００＋１９７００個，ＣＬ、ＣＤ和ＳＤ共表達基因６３７＋１９７００個。逡逑ＨＩ逡逑｛邐．、邐／邋“Ｓ邋＇＊NB’邋＿邋酬．邋＼逡逑Ｗ逡逑Ａ邐Ｂ逡逑圖１－３不同光周期共表達與分化表達基因分布文氏圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｔｈｅ邋Ｖｅｎｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｒｔｉａｔｉｏｎ邋ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ邋ｇｅｎｅｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｒ邋ｐｈｏｔｏｐｅｒｉｏｄｓ逡逑為了深入識別基因，預(yù)測基因所編碼的蛋白質(zhì)功能，快速有效的基因注釋的作用就顯得至關(guān)逡逑重要［６５］。基因本體數(shù)據(jù)庫是ＧＯ組織（Ｇｅｎｅ邋Ｏｎｔｏｌｏｇｙ邋Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）于２０００年建立的一個結(jié)構(gòu)化逡逑的標準生物學(xué)模型

（２）通過基因工程途徑，構(gòu)建表達載體并轉(zhuǎn)化植物體內(nèi)，實現(xiàn)其體內(nèi)抑制或過量抑制或過量的表型變化，確定光周期響應(yīng)基因＆５３６和ＳＭＳ／Ｊ３決定的形態(tài)和生理表其與光合作用的聯(lián)系和功能。逡逑２課題研究方案逡逑（１）以本實驗室前期完成的不同光周期處理的馬鈴薯葉片轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果為依據(jù)，組表達譜的篩選，識別出光照周期響應(yīng)基因，在這些基因當中，因部分光周期響應(yīng)知或不完全已知，因此本課題篩選了其中兩個基因作為研宄對象，旨在首先獲得兩Ａ，通過合成兩個基因ｃＤＮＡ，亞克隆將其連接到植物表達載體Ｔ－ＤＮＡ，構(gòu)建了含有達載體的重組根癌農(nóng)桿菌菌株0￥３１０１予（：－３５８－＆５３（５＋／－和ＧＶ３１０１－ｐＣ－３５Ｓ－５１／＾３＋／－。逡逑（２）通過根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)途徑，轉(zhuǎn)化重組基因普通煙草體內(nèi)，篩選得到陽性轉(zhuǎn)化株系（３）得到普通煙草陽性轉(zhuǎn)化株系后，通過其形態(tài)和生理表型發(fā)生、器官發(fā)育等方面及其他生理生化指標的測定來研宄基因的功能。逡逑３技術(shù)路線逡逑＂逡逑
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q945;Q943.2

【參考文獻】

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本文編號：2671020