全球約有20%的土地都受到了土地鹽堿化的危害,造成了糧食產(chǎn)量的的銳減,小麥受害也不例外。在改善環(huán)境的同時,通過分子生物學手段培育耐鹽作物是提高作物耐鹽能力的一個重要手段。耐鹽分子育種的關(guān)鍵是獲取耐鹽相關(guān)基因。鋅轉(zhuǎn)運蛋白ZTP29(Zinc Transporter 29)基因?qū)儆赯IP(Zinc and iron regulate protein)蛋白基因家族,該基因不僅參與合成鋅鐵轉(zhuǎn)運蛋白,最近的研究還發(fā)現(xiàn),該基因有助于提高擬南芥的抗鹽能力,可以作為植物耐鹽基因的候選基因。目前關(guān)于植物ZIP的研究主要集中在擬南芥(Arabidopsis thaliana)!水稻(Oryza sativa L.)!玉米(Zea mays)等少數(shù)植物中,小麥中的研究較少,小麥ZTP29基因的研究報道更少。本研究克隆了小麥TaZTP29基因;分析了該基因在干旱!高溫!鈉鹽脅迫和Zn~(2+)脅迫條件下的表達模式及正常生長條件下小麥不同組織中的表達模式;對該基因編碼蛋白進行了亞細胞定位;并通過轉(zhuǎn)化擬南芥對其進行了功能分析。獲得的主要研究結(jié)果如下1.小麥TaZTP29基因全長為1032bp,編碼277個氨基酸。其編碼的蛋白有8個跨膜域,分子量大小為29.6 KD,理論等電點為6.30,屬于酸性蛋白。在第五跨膜域有保守的組氨酸殘基。進化樹分析表明,在單雙子葉中都含有直系同源基因。2.TaZTP29在鋅和鹽脅迫下,強烈上調(diào)表達;高溫與干旱脅迫下,下調(diào)表達;TaZTP29基因在根系中高水平表達,在地上部組織表達量最低。3.亞細胞定位結(jié)果表明小麥TaZTP29基因編碼的蛋白位于細胞的質(zhì)膜上。4.耐鹽性鑒定結(jié)果表明轉(zhuǎn)入小麥TaZTP29基因的擬南芥的耐鹽性強于野生型擬南芥,結(jié)果表明小麥TaZTP29基因具有抗鹽功能。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S512.1
【部分圖文】：

圖 1-1 植物根細胞中 Na+運輸與鹽脅迫響應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)Fig 1-1 Overview of Na+transport system and salt stress response signaling networkin plant root cells1.1 滲透脅迫信號途徑及相關(guān)基因1.1.1 滲透脅迫信號途徑高滲透!性甘油促!分裂原!活化!蛋白激!酶(High osmolarity glycerol mitogen activateprotein ki-nase，HOG-MAPK)通路是目!前研究!最為徹底的!滲透感!知信號轉(zhuǎn)導!通路，可以激活一系!列脅迫相關(guān)!的應(yīng)答反應(yīng)，該信!號途徑首先!在酵母中!被發(fā)現(xiàn)。其中起重要作用的是一個跨!膜組氨!酸激!酶 SLN1，是該機!制中重!要的滲透!脅迫信!號受體。當處于!脅迫引起!的高!滲環(huán)!境中時，SLN1 失去!酶活性，導致下!游基!團發(fā)生!去磷酸化，并且這!種磷酸化基團!隨后被!轉(zhuǎn)移到響!應(yīng)調(diào)控子，激活!下游 HOG-MAPK 信號!通路(Ault et al., 2002)。在植物中，現(xiàn)已證!實組氨!酸激!酶也作!為一種!重要的!信號受!體參與!植物的多!種信!號起始如植物!的脅!迫響應(yīng)和生!長因子!的調(diào)控!路徑(Urao et al., 2000)。Urao 等(Urao et al., 1999最先在!擬南!芥中!克隆!出一組氨!酸激酶基!因 AtHK1，對!該序列!比對!發(fā)現(xiàn) AtHK1 編碼的蛋

圖 1-2 擬南芥鹽脅迫下細胞對離子均衡的調(diào)控Fig 1-2 Regulation of ion balance in Arabidopsis thaliana under Salt Stress平衡蛋白基因!通過調(diào)節(jié) ATPase 活!性來提高離!子轉(zhuǎn)運蛋!白的表達水!平，調(diào)節(jié)細維!持胞質(zhì)內(nèi)的!正常離子!成分和濃!度，對于植!物抵抗!鹽脅迫具! al., 2002)。這類蛋!白主要有：T 轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)!運蛋白是與!植物耐鹽脅!迫密切相關(guān)!的一類 Na+!K+或!NatK+共轉(zhuǎn)(Ren et al., 2015)!高!梁(馮雪等，2015)!小麥(Byrt et al., 201 tenui flora(Griseb.)Scribn.et)( 李 劍 ， 2013)!長 穗 偃 麥 st)Nevski)(張琳等，2014)等!植物中發(fā)!現(xiàn)了 HKT 基!因，這些基!因升高。根!據(jù)其結(jié)!構(gòu)和功能，HKT 蛋白分!為兩個亞型，I 型主!要載體，II 型主!要是介!導 Na+/K+協(xié)同!運輸轉(zhuǎn)運!載體。在鹽脅!迫下的!功能!集中在兩個!方面：一是!參與介導!根部 Na+的!吸收。當小+++

存在于!擬南芥中(Eide，1996)，隨后該家族的許多出，這類基!因家族!被命名!為鋅鐵轉(zhuǎn)運家族(ZRT, IRT-like pr族(QU，2004)。該基因家族合!成的蛋白質(zhì)!不僅僅運輸 Zn2+Mn2+!Cd2+等在!內(nèi)的金屬離子。該蛋白對植物!吸收微量元素!具有!能夠正常的!生長發(fā)育(Guerinot et al., 1999!Pence et al., 2000，即每一!種蛋!白只會識別!特定的金!屬離子。對該基因表達模量的豐富度與!外界金屬離子的含量的高!低保持一致，并且會有表達。絕大多數(shù)!的鋅鐵轉(zhuǎn)運蛋!白具有 267-476 個氨基酸五跨膜域含!有組氨酸殘基，可能與金屬離子!結(jié)合轉(zhuǎn)運有關(guān)(圖關(guān)于植物 ZIP 蛋白基!因家族研究較多的植!物油水稻!大麥!玉!米!

【參考文獻】

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本文編號：2820662