【摘要】：黃瓜(Cucumis sativus L.)屬葫蘆科甜瓜屬蔬菜,是全球消費(fèi)量最大的十類蔬菜之一,深得世界各國(guó)人民喜愛。也是一種對(duì)銅(Cu)脅迫非常敏感的蔬菜作物。近年來(lái),隨著高Cu畜肥、殺菌劑、殺蟲劑等的不合理施用,使土壤Cu污染日益嚴(yán)重,進(jìn)而對(duì)蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)造成較大影響,或間接通過(guò)食物鏈途徑來(lái)危害動(dòng)物和人類。因此有效提高黃瓜耐Cu脅迫能力,培育耐Cu黃瓜品種對(duì)于創(chuàng)造綠色農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有重要意義。為了探究黃瓜耐Cu分子機(jī)制,挖掘耐Cu相關(guān)基因能夠?yàn)槟虲u黃瓜品種提供理論參考。為了加深人們對(duì)黃瓜耐Cu機(jī)制的理解,本研究以黃瓜品種‘649’為試驗(yàn)材料。根據(jù)目標(biāo)基因CsLecRK響應(yīng)Cu的表達(dá)模式及保守性為線索,結(jié)合轉(zhuǎn)基因等技術(shù),克隆黃瓜耐Cu相關(guān)基因CsLecRK,同時(shí)對(duì)CsLecRK基因功能進(jìn)行分析,初步闡述黃瓜耐Cu相關(guān)基因CsLecRK在Cu脅迫過(guò)程中的生理與分子作用機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)前期基于擬南芥在Cu脅迫下基因的表達(dá)模式分析,進(jìn)而將其基因序列與黃瓜基因組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行同源比對(duì),又結(jié)合采用生物信息學(xué)分析方法對(duì)黃瓜中潛在的耐Cu相關(guān)基因進(jìn)一步篩選,并保證該基因在相關(guān)重金屬的功能尚未見報(bào)道,初步將擬南芥LecRK基因設(shè)定為研究的對(duì)象。通過(guò)DNAMAN軟件對(duì)該基因和CsLecRK的氨基酸同源性進(jìn)行比較,得出二者同源性為46%。進(jìn)一步通過(guò)qRT-PCR分析表明,CsLecRK在Cu脅迫條件下表達(dá)顯著下調(diào),降低了4.39倍。本研究結(jié)果表明CsLecRK在黃瓜中受Cu脅迫誘導(dǎo)特異表達(dá),該基因可能與黃瓜耐Cu能力相關(guān)。也暗示CsLecRK為黃瓜耐Cu脅迫的新基因。(2)采用PCR技術(shù)克隆黃瓜耐Cu脅迫相關(guān)基因CsLecRK,其CDS全長(zhǎng)為2121 bp,編碼一個(gè)含有706個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),屬于LecRK超家族之一,理論分子量為78.36 kDa,等電點(diǎn)為7.76。NCBI Blastp分析與進(jìn)化樹分析均表明,CsLecRK編碼蛋白與甜瓜的LecRK序列同源性最高(95%),進(jìn)化距離最近。(3)構(gòu)建植物過(guò)量表達(dá)載體1250-3301::CsLecRK,將CsLecRK基因轉(zhuǎn)入哥倫比亞野生型擬南芥。結(jié)果表明,50?M Cu處理后野生型根長(zhǎng)明顯受到抑制而變短,為0.8443±0.0628 cm;在正常條件下,轉(zhuǎn)基因植株與野生型根長(zhǎng)沒有顯著差異,在50?M Cu脅迫條件下野生型和轉(zhuǎn)基因植株根長(zhǎng)都明顯變短,但轉(zhuǎn)基因的根長(zhǎng)仍然比野生型長(zhǎng)。此外,在50?M Cu脅迫條件下,野生型和3個(gè)轉(zhuǎn)基因植株地上部及根部的鮮重和干重分別減少,較正常條件下,地上部鮮重分別減少了59.16%、33.92%、29.36%、43.65%,根部鮮重分別減少了68.46%、51.39%、51.42%、49.49%。地上部干重分別減少了66.19%、40.72%、32.06%、24.47%。(4)將轉(zhuǎn)基因擬南芥株系和野生型擬南芥進(jìn)行正常條件和50?M Cu處理,過(guò)氧化氫(H_2O_2)和丙二醛(MDA)測(cè)定結(jié)果表明:轉(zhuǎn)基因植株地上部H_2O_2含量在正常條件下顯著高于野生型植株H_2O_2含量,然而在50?M Cu脅迫下,二者H_2O_2含量沒有顯著差異,但在根部組織中,50?M Cu脅迫下,轉(zhuǎn)基因植株的H_2O_2含量顯著低于野生型,此外,在正常條件下,地上部轉(zhuǎn)基因植株與野生型的MDA含量無(wú)明顯差異,但50?M Cu脅迫下,無(wú)論是地上部還是根組織中轉(zhuǎn)基因植株的MDA含量顯著低于野生型。而Cu脅迫后轉(zhuǎn)基因株系的地上部或根中超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性水平明顯高于野生型。又通過(guò)萌發(fā)率結(jié)果發(fā)現(xiàn):在0.3μM ABA的MS培養(yǎng)基上,3個(gè)轉(zhuǎn)基因擬南芥種子萌發(fā)率顯著高于野生型,這些結(jié)果表明在Cu脅迫以后,CsLecRK基因過(guò)表達(dá)可能參與ABA信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo),降低植株內(nèi)H_2O_2和MDA的含量的累積,進(jìn)一步提高植物體內(nèi)抗氧化酶活性水平,從而在Cu脅迫條件下能夠提高植株的Cu耐受性來(lái)維持其正常生長(zhǎng)發(fā)育。此外,Cu處理后轉(zhuǎn)基因株系中Cu調(diào)節(jié)基因AtSPL7,ABA響應(yīng)基因AtRAB18和AtABI5表達(dá)量明顯高于野生型。這說(shuō)明轉(zhuǎn)基因植物表現(xiàn)出的Cu耐受性可能由于這些基因編碼的蛋白質(zhì)之間的相互協(xié)作。上述結(jié)果表明CsLecRK的過(guò)量表達(dá)可以提高擬南芥的Cu耐受性。
【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)】：S642.2
【圖文】：

lus；1：CsLecRK 基因圖 3-3 CsLecRK 全長(zhǎng)擴(kuò)增Fig.3-3 Cloning of CDS sequences of CsLecRK 基因氨基酸序列分析及進(jìn)化

圖 3-4 CsLecRK 序列與氨基酸序列信息Fig.3-4 Information of CsLecRK and amino acid sequence in Cucumber用 NCBI對(duì)該基因的氨基酸序列保守結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)（圖 3-5），其蛋白屬于 lectinfamily 和 PKc-like superfamily 超基因家族之一。

CsLecRK蛋白保守結(jié)構(gòu)域Fig.3-5ConserveddomaininCsLecRK

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3 丁國(guó)華;黃瓜抗病基因同源序列的克隆及其對(duì)霜霉病抗病基因標(biāo)記的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：2770115