本文關(guān)鍵詞：赤霉素在非生物脅迫響應(yīng)中的作用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京林業(yè)大學(xué)》 2014年

赤霉素在非生物脅迫響應(yīng)中的作用研究

高瓊  

【摘要】：植物在整個生長周期中不能自由移動,因此常常面臨非最適生長條件的環(huán)境脅迫,對這些外界不利因素及時作出適當?shù)捻憫?yīng)對植株在逆境中的生存是至關(guān)重要的。在非生物脅迫條件下,植物往往發(fā)生不同程度的生長延緩,發(fā)育為矮化株型,研究表明赤霉素(gibberellin,GA)代謝通路可能參與該非生物脅迫響應(yīng)過程,但其中具體分子調(diào)控機制及其作用尚不清楚。本文利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),創(chuàng)建了GA代謝正向與負向調(diào)控轉(zhuǎn)基因植株以及關(guān)鍵逆境響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子CBFl超表達煙草植株；基于RT-PCR分析,對非生物脅迫下GA代謝通路的調(diào)控模式進行了分析；并基于對野生型煙草與轉(zhuǎn)基因煙草高通量基因表達譜分析,對GA代謝調(diào)控與超表達CBF1引起的差異表達基因進行了分離與功能分析；基于對GA與CBF1共同響應(yīng)基因功能分析,對GA在CBF1介導(dǎo)的非生物脅迫響應(yīng)通路中的作用進行了闡明。通過以上研究,獲得的結(jié)果如下： 1.超表達PtGA20ox轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)源GA1水平極顯著增高,表現(xiàn)出典型GA過量表型,節(jié)間伸長迅速,葉色淺綠；而超表達PtGA2ox1與AtCBFl轉(zhuǎn)基因植株均會顯著降低內(nèi)源GA1水平,表現(xiàn)出GA缺乏表型,矮化,葉色暗綠等。GA代謝調(diào)控轉(zhuǎn)基因植株GA1失活直接產(chǎn)物GA8均出現(xiàn)顯著增高,而超表達CBFl轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)源GA8水平則差異不明顯,表明CBF1限制了GA代謝通路前體的輸入。 2.在低溫、滲透與鹽脅迫條件下,擬南芥GA代謝通路前體GGPP的上游合成基因受到了廣泛抑制,低溫處理與超表達CBF1轉(zhuǎn)基因植株GGPP直接合成酶基因GGPPS表達被抑制,表明GA前體GGPP的積累在非生物脅迫條件下被抑制。但在低溫條件下,活性GA失活酶基因同時被激活,這種調(diào)控模式與超表達CBF1轉(zhuǎn)基因植株正好相反,表明除了CBF1通路外,低溫脅迫下,至少還存在另外一種GA代謝調(diào)控機制共同發(fā)揮作用。 3.超表達PtGA2o1、PtGA20ox與AtCBFl轉(zhuǎn)基因植株與野生型煙草植株相比基因表達譜被重塑,采用FC2,P0.05的篩選域值,共得到293個基因在超表達GA2ox轉(zhuǎn)基因植株與野生型植株間存在表達差異,其中有88個基因隨著GA水平的下降表達上調(diào),而205個表達下調(diào)；536個基因在超表達GA20ox轉(zhuǎn)基因植株與野生型植株間存在表達差異,這一數(shù)量是35：G2植株(PtGA2ox1轉(zhuǎn)基因植株)的1.8倍,其中有224個基因隨著GA水平的提高表達上調(diào),而312個表達下調(diào)；共得到354個基因在35：CBF轉(zhuǎn)基因植株與野生型植株間存在表達差異,其中有95個基因表達上調(diào),而259個基因表達下調(diào),這一比例與35：G2相似,這兩種轉(zhuǎn)基因植株生長的延滯可能與數(shù)量眾多的基因表達被抑制相關(guān)。無論GA代謝調(diào)控與CBFl超表達轉(zhuǎn)基因植株差異表達基因均在“刺激響應(yīng)”與“代謝活性”功能有富集,前者與脅迫響應(yīng)直接相關(guān),而后者可能參與了生長發(fā)育速率的控制。 4.對GA濃度依賴與CBF1共同調(diào)控基因進行了篩選,共獲得43個候選基因,其中14個基因在35：CBF與35：G2中表達被激活,29個表達被抑制。這些結(jié)果暗示低濃度GA在35：CBF轉(zhuǎn)基因植株中以抑制基因表達為主。高GA水平不利于過氧化物酶的積累,而低水平GA會促進甜菜堿等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)前體的合成；GA水平影響葉片的保水性,低水平GA會促進某些與角質(zhì)層積累相關(guān)基因的表達；GA通過代謝與信號傳遞等不同層次參與SA/JA信號通路的平衡,在非生物脅迫響應(yīng)中,CBF1通過GA信號通路促進了JA信號通路的活性,暗示JA可能在逆境適應(yīng)中發(fā)揮一定作用。 本研究對非生物脅迫響應(yīng)中GA代謝通路的調(diào)控位點進行了分析,并對GA代謝調(diào)控在非生物脅迫響應(yīng)中的作用進行了揭示,為抗逆育種理論與策略的發(fā)展提供了新的視野,并為植物生長與抗逆性平衡機制進一步深入研究與遺傳調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：Q945.78
【目錄】：

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