【摘要】：谷子(Setaria italica L.)起源于我國(guó),具有抗旱、耐貧瘠的特點(diǎn)。谷子基因組小,隨著谷子基因組的發(fā)布,谷子已經(jīng)成為研究單子葉作物抗逆性的理想材料。然而,目前谷子功能基因研究剛剛起步,谷子特有的抗逆調(diào)控機(jī)制仍然了解很少。開(kāi)展谷子抗逆功能基因組研究將為單子葉作物抗逆分子育種研究提供新的思路。本實(shí)驗(yàn)室前期通過(guò)對(duì)低氮和干旱處理的谷子幼苗進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,鑒定出了一個(gè)在低氮脅迫處理下上調(diào)、干旱脅迫下調(diào)的谷子基因SiWLIM2b,SiWLIM2b來(lái)自于LIM(Mec-3,Lin-11,Isl-1)基因家族。通過(guò)生物信息學(xué)的方法對(duì)谷子基因組中LIM基因家族進(jìn)行分析,共鑒定10個(gè)谷子LIM家族基因,并對(duì)該家族基因的特性及表達(dá)譜進(jìn)行分析。為了進(jìn)一步研究谷子SiWLIM2b基因的功能,將SiWLIM2b基因轉(zhuǎn)化水稻,鑒定轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻的抗逆性。取得的試驗(yàn)結(jié)果如下:1.對(duì)谷子基因組進(jìn)行比對(duì)共鑒定到10個(gè)LIM家族基因,進(jìn)化樹(shù)分析表明LIM基因家族的分化是在單子葉和雙子葉植物分化之后形成的�；蛉旧w分布結(jié)果表明,谷子LIM基因家族的形成發(fā)生在谷子染色體復(fù)制事件之后。表達(dá)譜分析表明,谷子LIM家族基因受到多種非生物脅迫及外源激素誘導(dǎo)表達(dá)。2.谷子SiWLIM2b基因全長(zhǎng)600 bp,編碼199個(gè)氨基酸,相對(duì)分子量22.02 kD,預(yù)測(cè)的等電點(diǎn)為8.98。亞細(xì)胞定位分析表明,谷子SiWLIM2b蛋白聚集在細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中。組織特異性表達(dá)分析表明,SiWLIM2b基因在根中表達(dá)量最高。3.在干旱處理下,轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻生長(zhǎng)情況明顯優(yōu)于受體水稻,其葉片MDA含量明顯低于受體水稻,葉綠素含量及脯氨酸含量顯著高于受體水稻,并且木質(zhì)素含量較受體水稻降低,類(lèi)黃酮含量高于受體水稻。過(guò)表達(dá)SiWLIM2b基因影響了轉(zhuǎn)基因水稻中苯丙烷途徑相關(guān)基因的表達(dá),雙螢光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,谷子SiWLIM2b基因可以直接結(jié)合苯丙烷途徑相關(guān)下游基因包括CAD、PAL、CCR2、4CL2的啟動(dòng)子區(qū)域。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,SiWLIM2b基因通過(guò)影響苯丙烷次級(jí)代謝途徑,從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因水稻抗旱性。4.低氮處理下,轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻生長(zhǎng)情況明顯優(yōu)于受體水稻。轉(zhuǎn)基因水稻體內(nèi)氨同化途徑的關(guān)鍵酶谷氨酰胺還原酶含量較受體水稻有明顯上調(diào)。這些試驗(yàn)結(jié)果表明,SiWLIM2b基因通過(guò)增強(qiáng)氨同化作用從而在低氮脅迫過(guò)程中發(fā)揮作用。這些研究結(jié)果為進(jìn)一步解析谷子基因SiWLIM2b的抗逆機(jī)理奠定了基礎(chǔ),同時(shí)為作物的抗逆遺傳改良提供了新的候選基因。 【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S515;S511

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1 楊瑞;谷子SiWLIM2b基因提高水稻抗旱及耐低氮脅迫的功能研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

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本文編號(hào)：2712356