【摘要】：大豆是重要的經(jīng)濟(jì)作物,是人們?nèi)粘Ｋ璧母哔|(zhì)蛋白和商業(yè)化原料來源,在農(nóng)業(yè)中具有舉足輕重的地位。但目前,我國(guó)大豆的總產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)大豆及其制品的日常需求,每年需從國(guó)外大量進(jìn)口大豆以保持國(guó)內(nèi)供應(yīng)需求。而大豆又屬于敏感型植株,易受強(qiáng)光、高溫、干旱、鹽堿等非生物脅迫的威脅,進(jìn)而影響大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量。所以,加快耐強(qiáng)光,耐高溫等非生物脅迫的優(yōu)質(zhì)大豆的育種和栽培,對(duì)提高大豆的總產(chǎn)量具有重要意義。本課題組前期根據(jù)擬南芥AtRIQ2基因序列在大豆基因組數(shù)據(jù)庫中找到并克隆得到了大豆基因序列GmRIQ2基因。對(duì)GmRIQ2基因的序列分析發(fā)現(xiàn)該基因參與光合作用的光保護(hù)機(jī)制,與非光化學(xué)猝滅途徑有關(guān)。通過構(gòu)建表達(dá)載體,獲得了GmRIQ2基因過表達(dá)植株(GmRIQ2-a),GmRIQ2基因RNAi干擾植株(GmRIQ2-RNAi)和GmRIQ2基因缺失突變體的植株(GmRIQ2-g)。本研究在獲得T_3代轉(zhuǎn)基因植株的基礎(chǔ)上,確定了基因的亞細(xì)胞定位,并進(jìn)行PCR分子鑒定;對(duì)GmRIQ2基因過表達(dá)株系、GmRIQ2基因RNAi干擾株系和GmRIQ2基因缺失突變體株系的檢測(cè)陽性植株和野生型植株進(jìn)行不同光強(qiáng)處理,比較分析了光合色素(葉綠素和玉米黃素),非光化學(xué)猝滅系數(shù),光合速率,蒸騰速率,氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度等光保護(hù)機(jī)制相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系;利用農(nóng)藝性狀分析GmRIQ2基因的表達(dá)對(duì)植株產(chǎn)量的影響;利用生物信息學(xué)分析了GmRIQ2基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及上游啟動(dòng)子的順式作用元件,通過瞬時(shí)表達(dá)確定了啟動(dòng)子的活性,預(yù)測(cè)該啟動(dòng)子對(duì)GmRIQ2基因表達(dá)的影響,明確大豆GmRIQ2基因是光保護(hù)基因。為研究作物光保護(hù)調(diào)控機(jī)制,培育耐強(qiáng)光、耐高溫高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種奠定了理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1.構(gòu)建pCAMBIA1302-GmRIQ2重組載體,通過聚乙二醇(PEG)-Ca~(2+)介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)入擬南芥原生質(zhì)體中,觀察GFP熒光信號(hào)的位置確定該基因定位在細(xì)胞的葉綠體中,推測(cè)大豆GmRIQ2基因與光保護(hù)作用有關(guān)。2.通過對(duì)GmRIQ2基因的上游啟動(dòng)子進(jìn)行克隆和活性分析發(fā)現(xiàn),該基因上游啟動(dòng)子含有ACE,ATCT-motif,Box 4(ATTAAT)和CATT-motif等與光響應(yīng)相關(guān)的誘導(dǎo)型啟動(dòng)子元件,推測(cè)GmRIQ2基因的啟動(dòng)子為誘導(dǎo)型啟動(dòng)子;發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化大豆瞬時(shí)表達(dá)驗(yàn)證了其活性且沒有CaMV35S組成型啟動(dòng)子的活性高。3.通過bar引物和35Sbar引物同時(shí)進(jìn)行PCR鑒定,獲得T_2代轉(zhuǎn)基因基植株GmRIQ2-a 73株、GmRIQ2-RNAi 23株、GmRIQ2-g 66株;獲得T_3代各轉(zhuǎn)基因株系的陽性植株,其中GmRIQ2-a 18株、GmRIQ2-RNAi 16株、GmRIQ2-g 34株。4.不同的光照強(qiáng)度對(duì)不同株系的光合色素,非光化學(xué)猝滅,光合特性均有不同的影響。隨著光照強(qiáng)度的升高,4種株系的葉綠素和玉米黃素都有增加的趨勢(shì),而GmRIQ2-RNAi和GmRIQ2-g植株始終高于CK植株,GmRIQ2-a始終低于CK植株,說明GmRIQ2基因具有降低光合色素的能力;4種株系的初始熒光F0并無明顯規(guī)律,證明GmRIQ2基因表達(dá)量對(duì)F0沒有影響;4種株系的光系統(tǒng)II的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量隨著光照強(qiáng)度增加而降低,說明GmRIQ2基因增加了植株的光耗散能力;GmRIQ2-a的非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和qN高于GmRIQ2-RNAi、GmRIQ2-g和對(duì)照植株,GmRIQ2-RNAi和GmRIQ2-g低于對(duì)照植株,說明GmRIQ2基因能夠提高植物的非光化學(xué)猝滅能力;4種株系隨著光強(qiáng)的增加,光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)均升高,且GmRIQ2-RNAi和GmRIQ2-gCKGmRIQ2-a;胞間二氧化碳濃度(Ci)與之相反,隨著光照強(qiáng)度的增加而降低,且GmRIQ2-aCKGmRIQ2-RNAi和GmRIQ2-g。5.通過對(duì)農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的關(guān)系分析中發(fā)現(xiàn),GmRIQ2基因過表達(dá)植株株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重等性狀方面都低于GmRIQ2-RNAi干擾和GmRIQ2基因缺失突變體植株;主莖節(jié)數(shù)低于對(duì)照植株。結(jié)果初步證明大豆GmRIQ2基因?yàn)楫a(chǎn)量負(fù)調(diào)控因子。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S565.1
【圖文】：

圖 1-1 光保護(hù)的防御系統(tǒng)Fig. 1-1 protection system for light protection.2.1 非光化學(xué)猝滅對(duì)植物光保護(hù)的機(jī)制非光化學(xué)猝滅（NPQ）一直是光合作用機(jī)制熱耗散研究的焦點(diǎn)。當(dāng)外界光照

高等植物葉黃素循環(huán)[56]

圖 1-3 bZIP 轉(zhuǎn)錄因子的基本結(jié)構(gòu)[99]Fig. 1-3 Basic structure of bZIP transcription factor[99]1.4.2.2 bZIP 轉(zhuǎn)錄因子家族參與基因的調(diào)控

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2762582