干旱、鹽漬等逆境條件會(huì)嚴(yán)重影響玉米的質(zhì)量和產(chǎn)量。通過(guò)篩選抗逆功能基因并進(jìn)行功能驗(yàn)證為玉米品種的改良提供有效途徑。通過(guò)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(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株對(duì)其進(jìn)行了功能分析,結(jié)果如下:1、序列比對(duì)分析獲得ZmSC1,CDS序列長(zhǎng)426 bp,編碼141個(gè)氨基酸,蛋白分子質(zhì)量為15.38 KD,等電點(diǎn)為4.30,具有跨膜結(jié)構(gòu)。2、相對(duì)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(bǔ)株系和突變體相比,其發(fā)芽率和根長(zhǎng)均增加,且略優(yōu)于野生型,說(shuō)明ZmSC1回補(bǔ)了突變體的耐鹽性。過(guò)表達(dá)ZmSC1也提高了擬南芥對(duì)高鹽的耐受能力,結(jié)果顯示ZmSC1是一個(gè)抗鹽相關(guān)基因。5、甘露醇處理下,回補(bǔ)株系的發(fā)芽率和根長(zhǎng)都優(yōu)于突變體。同樣處理下的過(guò)表達(dá)株系長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于野生型株系,揭示ZmSC1是一個(gè)抗旱相關(guān)基因。6、過(guò)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(guò)調(diào)控上述基因的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)植株的逆境性。7、在ABA處理下,過(guò)表達(dá)ZmSC1表現(xiàn)出對(duì)ABA的敏感性,揭示該基因可能通過(guò)參與ABA介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路來(lái)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(jí)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(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生滲透物質(zhì)來(lái)增加滲透勢(shì)緩解吸水障礙和保水的過(guò)程，滲透物質(zhì)分無(wú)機(jī)和有機(jī)類。無(wú)機(jī)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(jī)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(shì)[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。活性氧的清除，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(guò)氧化物酶）、GAT(過(guò)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(hào)通路Huang GuoTao 等報(bào)道了植物的一般應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制如圖 1-1，在一般的逆境條件下植物的信號(hào)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(hào)繼續(xù)傳遞到第二信使來(lái)激活相應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)通路和調(diào)控基因，最終作用于脅迫響應(yīng)基因來(lái)做出相應(yīng)的防御保護(hù)機(jī)制[50]。

目前研究較多的信號(hào)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(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，基本成員為 MAPKKMAPKK、MAPK，與之對(duì)應(yīng)的是磷酸激酶，彼此形成共軛體系[53,67]。三級(jí)磷酸應(yīng)的成員在擬南芥中有 20、10、80 個(gè)；水稻中對(duì)應(yīng)的成員有 74、8、17 個(gè)，番對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)為 59、6、14；玉米中對(duì)應(yīng)的個(gè)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(jí)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(shí)會(huì)儲(chǔ)備更多的滲透調(diào)劑物質(zhì)來(lái)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(shí)會(huì)啟動(dòng) MAPK 信號(hào)通路，進(jìn)行信號(hào)傳遞并調(diào)控機(jī)體做出策略。

BA、鹽和低溫誘導(dǎo)的應(yīng)激信號(hào)；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(hào)[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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1 彭云玲;保杰;葉龍山;王永健;燕利斌;;NaCl脅迫對(duì)不同耐鹽性玉米自交系萌動(dòng)種子和幼苗離子穩(wěn)態(tài)的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2014年24期

2 魯松;楊楠;熊鐵一;;LEA蛋白及其基因研究進(jìn)展[J];四川林業(yè)科技;2013年03期

3 趙祥強(qiáng);;玉米Na~+/H~+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ZmSOS1的克隆與鑒定[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年35期

4 商學(xué)芳;董樹亭;鄭世英;王麗燕;;玉米種子萌發(fā)過(guò)程中Na~+、K~+和Ca~(2+)含量變化與耐鹽性的關(guān)系[J];作物學(xué)報(bào);2008年02期

5 彭志紅,彭克勤,胡家金,蕭浪濤;滲透脅迫下植物脯氨酸積累的研究進(jìn)展[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2002年04期

6 賈洪濤,趙可夫;鹽脅迫下Na~+、K~+、Cl~-對(duì)堿蓬和玉米離子的吸收效應(yīng)[J];山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年04期

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1 金晶;玉米逆境響應(yīng)相關(guān)基因ZmUBP的功能鑒定與WRKY基因家族進(jìn)化分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 劉玉鯤;玉米MAPK基因家族的鑒定及ZmMPK4基因?qū)Φ墓δ芊治鯷D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

3 郭偉;鹽堿脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及腐植酸調(diào)控效應(yīng)[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

4 王月志;小麥液泡質(zhì)子泵焦磷酸水解酶和胚胎發(fā)育晚期富積蛋白基因的鑒定與分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

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4 鄭清云;胡蘿卜丁不同熱風(fēng)干燥溫度下自由水含量與品質(zhì)關(guān)系的研究[D];石河子大學(xué);2015年

5 朱賽勇;玉米和豆科植物單播及混播對(duì)弱堿性土壤中重金屬的植物提取效果研究[D];蘭州大學(xué);2015年

6 張毓露;玉米CDPK基因家族的克隆、表達(dá)分析及ZmCPK12功能初探[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 盧慧星;擬南芥AtCDPK1參與非生物脅迫響應(yīng)和ABA信號(hào)途徑的證據(jù)[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

8 高英;灌溉水含鹽量和鹽分累積對(duì)作物生長(zhǎng)潛勢(shì)的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2820753