【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(jī)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(dá)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(dá)載體T-DNA,構(gòu)建了含有過量和抑制表達(dá)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(dá)的亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示,St536-GFP融合蛋白與線粒體標(biāo)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(dá)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(dá)的預(yù)測。(4)StASR3過量表達(dá)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(dá)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(dá),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(dá),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(dá),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(rèn)為:StASR3過量表達(dá)增強(qiáng)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(xì)胞壁纖維素積累,增強(qiáng)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(dá),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(jìn)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(dá)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(dá)基因共表達(dá)和特異表達(dá)的比對結(jié)果如圖１－３所逡逑示：其中ＣＬ－ＣＤ與ＳＬ－ＬＤ共表達(dá)基因共１９８８３個，ＣＬ－ＣＤ與ＬＬ－ＳＤ內(nèi)共表達(dá)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(dá)基因分別為１３８、６３８、８６６和逡逑４４５邋個；ＣＬ、ＣＤ、ＳＬ邋共表達(dá)基因邋４２６＋１９８８３邋個，ＣＬ，邋ＣＤ、ＬＤ邋共表達(dá)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(dá)基因分別為１１６、６４８、２９０、１０２５個；逡逑ＣＬ、ＣＤ和ＬＬ共表達(dá)基因１００＋１９７００個，ＣＬ、ＣＤ和ＳＤ共表達(dá)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(dá)與分化表達(dá)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］�；虮倔w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(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)模型

（２）通過基因工程途徑，構(gòu)建表達(dá)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(dá)譜的篩選，識別出光照周期響應(yīng)基因，在這些基因當(dāng)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(dá)載體Ｔ－ＤＮＡ，構(gòu)建了含有達(dá)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(biāo)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(xiàn)】

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5 唐維;劉亞菊;張允剛;王欣;后猛;閆會;馬代夫;李強(qiáng);;植物GI基因生理功能研究進(jìn)展[J];分子植物育種;2014年05期

6 崔哲;郝洛西;林怡;;晝夜節(jié)律生理機(jī)制最新國際研究動態(tài)[J];照明工程學(xué)報;2014年03期

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9 張興偉;;煙草基因組計劃進(jìn)展篇:4.中國煙草種質(zhì)資源平臺建設(shè)[J];中國煙草科學(xué);2013年04期

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本文編號：2671020