發(fā)布時間：2020-09-17 13:10

　　 干旱、鹽漬等逆境條件會嚴(yán)重影響玉米的質(zhì)量和產(chǎn)量。通過篩選抗逆功能基因并進(jìn)行功能驗證為玉米品種的改良提供有效途徑。通過誘導(dǎo)表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)玉米中ZmSC1受高鹽、干旱等脅迫誘導(dǎo)表達(dá)。本研究借助擬南芥突變體及其過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株對其進(jìn)行了功能分析,結(jié)果如下:1、序列比對分析獲得ZmSC1,CDS序列長426 bp,編碼141個氨基酸,蛋白分子質(zhì)量為15.38 KD,等電點為4.30,具有跨膜結(jié)構(gòu)。2、相對定量分析發(fā)現(xiàn)ZmSC1受高鹽、干旱、高溫、低溫及外源ABA誘導(dǎo)表達(dá);組織表達(dá)模式分析可知ZmSC1在玉米各組織均有表達(dá),但在莖中表達(dá)量最高。3、亞細(xì)胞定位分析發(fā)現(xiàn)ZmSC1-GFP是膜定位蛋白。4、NaCl處理下,回補株系和突變體相比,其發(fā)芽率和根長均增加,且略優(yōu)于野生型,說明ZmSC1回補了突變體的耐鹽性。過表達(dá)ZmSC1也提高了擬南芥對高鹽的耐受能力,結(jié)果顯示ZmSC1是一個抗鹽相關(guān)基因。5、甘露醇處理下,回補株系的發(fā)芽率和根長都優(yōu)于突變體。同樣處理下的過表達(dá)株系長勢優(yōu)于野生型株系,揭示ZmSC1是一個抗旱相關(guān)基因。6、過表達(dá)擬南芥在NaCl處理后,抗逆相關(guān)基因AtRD29A、AtSOS3、AtSOS2、AtABA1、AtCOR15A、AtADH的表達(dá)量明顯高于野生型植株。暗示了ZmSC1通過調(diào)控上述基因的表達(dá)來增強植株的逆境性。7、在ABA處理下,過表達(dá)ZmSC1表現(xiàn)出對ABA的敏感性,揭示該基因可能通過參與ABA介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路來提高植物的耐受性。
【學(xué)位單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S513
【部分圖文】：

從而出現(xiàn)吸水困難時，體內(nèi)產(chǎn)生滲透物質(zhì)來增加滲透勢緩解吸水障礙和保水的過程，滲透物質(zhì)分無機和有機類。無機離子包括 Na+、K+、Cl-、Mg2+、Ca2+等。在植物體內(nèi)，不同植物的喜好不同，單子葉禾本科植物偏好 K+，如玉米中排 Na+保 K+[41]雙子葉植物以 Na+、Cl-調(diào)節(jié)為主。有機調(diào)節(jié)物種類繁雜包括醇類、糖類、氨基酸及其衍生物等[42]。醇類和脯氨酸類有更好的親水性，降低滲透勢[43-44]。在脅迫條件下，番茄中的脯氨酸含量增多，緩解脅迫危害，穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的 PH 值等作用緩解生物量的減小�；钚匝醯那宄�，植物體內(nèi)存在成熟的抗氧化體系，包括酶類和非酶類清除劑，主要有 SOD（超氧化物歧化酶）、APX（抗壞血酸過氧化物酶）、GAT(過氧化氫酶) 和類黃酮、抗壞血酸、VE 等[45-49]。1.2.3 植物抗逆的信號通路Huang GuoTao 等報道了植物的一般應(yīng)急響應(yīng)機制如圖 1-1，在一般的逆境條件下植物的信號傳導(dǎo)路徑，當(dāng)外界高鹽干旱等條件刺激下，植物體內(nèi)的受體感知并將信號繼續(xù)傳遞到第二信使來激活相應(yīng)信號傳導(dǎo)通路和調(diào)控基因，最終作用于脅迫響應(yīng)基因來做出相應(yīng)的防御保護(hù)機制[50]。

目前研究較多的信號通路有絲裂原激活蛋白激酶途徑（MAPK）、鈣依賴型激酶途徑（CDPK）和鹽敏感通路（SOS），轉(zhuǎn)錄因子家族有 WAKY、MYB/MYC、bDREB/CBF 等，脅迫響應(yīng)基因有保護(hù)膜結(jié)構(gòu)和生物大分子類的 LEA（胚胎發(fā)育富積蛋白）、Hsp（熱激蛋白）、AQP（水通道蛋白）等[51-66]。MAPK 通路本質(zhì)是磷酸酶的磷酸化級聯(lián)放大反應(yīng)，基本成員為 MAPKKMAPKK、MAPK，與之對應(yīng)的是磷酸激酶，彼此形成共軛體系[53,67]。三級磷酸應(yīng)的成員在擬南芥中有 20、10、80 個；水稻中對應(yīng)的成員有 74、8、17 個，番對應(yīng)的個數(shù)為 59、6、14；玉米中對應(yīng)的個數(shù)為：74、6、19[68-73]。在植物體內(nèi)較多的一類蛋白激酶，其中 MAPKK 的數(shù)量相比減少，但是處在級聯(lián)反應(yīng)的中間位是信息匯聚和交叉的中心。在擬南芥中 MAPK 通路中基因具有抗逆功能，如 AtM受到低溫和高鹽的脅迫后激發(fā)下游 AtMPK4 接著作用于 WRKY 轉(zhuǎn)錄因子[74]。OsMAPK5 在各種脅迫下均有一定的響應(yīng)[75]。玉米 ZmMKK4 在高鹽脅迫下，種發(fā)時會儲備更多的滲透調(diào)劑物質(zhì)來緩解危害[76]。如圖 1-2 中，在擬南芥、玉米、等植物體內(nèi)受到脅迫時會啟動 MAPK 信號通路，進(jìn)行信號傳遞并調(diào)控機體做出策略。

BA、鹽和低溫誘導(dǎo)的應(yīng)激信號；SAD1 是擬南芥中一種類似于或間接調(diào)節(jié)控制應(yīng)激相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄的上游信號[89-90]。圖 1- 3 非生物脅迫下植物 CDPK 網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.1-3 CDPK signaling network in abiotic stress responses

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820753