發(fā)布時間：2020-06-09 15:50

【摘要】：作為三大谷物之一,玉米(Zea mays L.)既是主要的糧食作物和飼料作物,同時也是食品、化工、燃料、醫(yī)藥等行業(yè)的重要原料,在我國糧食安全和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟生產(chǎn)中占據(jù)了極其重要的地位。在玉米的生長發(fā)育過程中,常會遭受各種非生物的逆境脅迫,導(dǎo)致玉米的正常生長發(fā)育受到嚴重影響,并造成了玉米的減產(chǎn)乃至絕收。非生物脅迫包括鹽、高溫、干旱、冷害和重金屬污染等,是影響玉米產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素之一,進行玉米的抗逆相關(guān)研究,挖掘抗逆相關(guān)基因并加以利用,是提高玉米適應(yīng)逆境能力的有效途徑之一,也是現(xiàn)代育種亟待解決的問題。本研究在前期蛋白質(zhì)組學(xué)研究基礎(chǔ)上,對其中一個差異表達的蛋白質(zhì)玉米組氨酸三聚體核苷結(jié)合蛋白Zm-HINT1進行了重點研究,初步探討了Zm-HINT1基因在抗逆反應(yīng)中的作用,對玉米的抗逆研究奠定了一定的數(shù)據(jù)支持,并進一步對玉米的抗逆育種提供了一定的理論基礎(chǔ)。本文主要的研究內(nèi)容如下:1、利用同源克隆技術(shù),對Zm-HINT1進行基因克隆,獲得了一段729bp的cDNA序列,氨基酸序列分析表明:該蛋白編碼了129個氨基酸序列,預(yù)測相對分子質(zhì)量為14.23KD,等電點是5.99;研究發(fā)現(xiàn)Zm-HINT1的氨基酸序列與哺乳動物HINT1高度同源,具有HIT家族的保守結(jié)構(gòu)域,包括HIT基序,a螺旋和β折疊,屬于HIT家族的HINT1組;遺傳進化分析結(jié)果表明,Zm-HINT1與秀麗隱桿線蟲HINT1蛋白親緣關(guān)系最近,位于同一個進化分枝上;進一步通過PCR技術(shù),研究了Zm-HINT1在不同玉米組織間的表達規(guī)律,發(fā)現(xiàn)Zm-HINT1在根,莖,葉和胚中均有表達,但不在種皮中表達。2、利用實時熒光定量PCR(Real-time PCR)技術(shù),初步研究了Zm-HINT1在鹽、高溫、水楊酸(SA)、聚乙二醇(PEG)、干旱等非生物脅迫下的表達模式。結(jié)果表明,在高鹽脅迫后,Zm-HINT1的表達量顯著下降;高溫處理后,Zm-HINT1表達量先上調(diào)表達,隨后持續(xù)下調(diào)表達;SA處理后,誘導(dǎo)Zm-HINT1的上調(diào)表達;而在干旱脅迫和PEG處理下,Zm-HINT1基因的表達量呈上調(diào)表達趨勢。上述結(jié)果暗示我們,Zm-HINT1在玉米抵抗非生物脅迫中扮演著重要作用。3、利用DNA重組技術(shù),將Zm-HINT1基因與pCAMBIA1304載體重組,成功構(gòu)建了帶有GFP的融合表達載體pCAMBIA1304-Zm-HINT1-GFP,利用洋蔥表皮瞬時表達實驗對Zm-HINT1基因進行了亞細胞定位研究,結(jié)果顯示Zm-HINT1是一個核定位蛋白。4、利用基因重組技術(shù)構(gòu)建了過表達載體pCAMBIA1304-ZmHINT1-2,使用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將其導(dǎo)入模式作物擬南芥中穩(wěn)定表達,并對T_3代轉(zhuǎn)基因擬南芥進行了高鹽、高溫、干旱處理。通過表型分析,其結(jié)果顯示過表達Zm-HINT1的轉(zhuǎn)基因株系在高溫、干旱處理后,存活率均高于轉(zhuǎn)空載體、野生型擬南芥株系。此外,利用脯氨酸的含量作為生理指標,測定其在高溫、干旱脅迫下的積累變化,發(fā)現(xiàn)高溫、干旱處理后,過表達Zm-HINT1的轉(zhuǎn)基因株系中脯氨酸的含量顯著高于轉(zhuǎn)空載體、野生型擬南芥株系,結(jié)果表明,Zm-HINT1可能通過誘導(dǎo)脯氨酸的積累,進而調(diào)節(jié)滲透平衡來提高植物的抗高溫性和抗干旱性。
【圖文】：

在我國糧食安全和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟生產(chǎn)展中具有極其重要的作用。近年來，由于生技術(shù)的飛速發(fā)展，我國在玉米生產(chǎn)過程中取得了顯著成果。據(jù)報道近 6 年來，玉米種穩(wěn)定在 3500 萬公頃以上，，位于作物之首。在我國玉米產(chǎn)量可占據(jù)粗糧產(chǎn)量的 90%泛分布在大約 24 個省、市、自治區(qū)中（文金花，2016），其主要集中在東北經(jīng)黃淮海延伸的廣闊地區(qū)，包括北方春玉米區(qū)、黃淮海夏玉米區(qū)及西南山玉米區(qū)（圖 1-1）。

以適應(yīng)和阻止逆境的進一步威脅。在植物對非生物脅迫的復(fù)雜響應(yīng)過程中，涉及了不同分子途徑的相互作用（Grant et al.,2011）（圖1-2）。研究報道，在植物對非生物脅迫的響應(yīng)過程中，最開始是對活性氧(reactiveoxygen species, ROS）和活性氮(reactive nitrogen species, RNS)的誘導(dǎo)，主要功能是進行基因調(diào)控和酶活性的修飾。此外，結(jié)合基因功能研究分析，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子(包括MYB 和AP2/ERF等家族)在植物抗逆過程中起著重要作用。研究報道，植物對非生物脅迫的主要兩個響應(yīng)途徑為脫落酸（Abscisic acid,ABA）途徑和乙烯(Ethylene, ET)途徑(Goda et al., 2008)。4
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S513;Q943.2

【參考文獻】

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本文編號：2704910