【摘要】：隨著全球變暖,高溫導(dǎo)致水稻減產(chǎn)現(xiàn)象頻繁發(fā)生,給世界糧食安全帶來危機(jī)。為了應(yīng)對(duì)全球變暖導(dǎo)致的糧食減產(chǎn),開發(fā)耐熱水稻品種,探究水稻響應(yīng)高溫脅迫的生理分子機(jī)制,克隆耐高溫基因并進(jìn)行功能研究至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)室前期獲得了一份耐高溫突變體hst(heat stress tolerance),并圖位克隆了HST鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子基因。為了明確其在水稻高溫脅迫響應(yīng)中的具體機(jī)制,我們以野生型ZH11、突變體hst、互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株HST-hst和HST-GUS-hst轉(zhuǎn)基因植株為材料進(jìn)行研究,取得了以下研究結(jié)果:1.生物信息學(xué)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)HST蛋白存在信號(hào)肽,主要定位于細(xì)胞膜上,三維結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)HST蛋白屬于C2H2鋅指蛋白。對(duì)HST-GUS-hst轉(zhuǎn)基因植株的多個(gè)部位進(jìn)行GUS染色,發(fā)現(xiàn)HST基因在水稻的根部、葉片、節(jié)和花藥中均有表達(dá)。HST與GFP融合蛋白的亞細(xì)胞定位研究發(fā)現(xiàn),HST主要定位于水稻細(xì)胞的細(xì)胞核上。2.42℃高溫脅迫下,與野生型ZH11和互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株HST-hst相比,突變體hst萎蔫數(shù)量較少,失水率較低,相對(duì)含水量和存活率較高。進(jìn)一步生理指標(biāo)測(cè)定發(fā)現(xiàn),突變體hst中的POD和SOD活性降低,H_2O_2含量增加,MDA含量降低。我們推測(cè)由于HST轉(zhuǎn)錄因子功能缺失,導(dǎo)致突變體hst中H_2O_2含量增加,誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉,使得水稻保持較高的含水量,從而增強(qiáng)突變體hst的耐高溫性。3.42℃高溫脅迫下,與野生型ZH11相比,突變體hst中編碼清除H_2O_2的過氧化物酶基因PRX24的表達(dá)量降低,這與高溫脅迫下突變體hst葉片中較高的H_2O_2含量相符。高溫脅迫下,與野生型ZH11相比,突變體hst中熱激蛋白Hsps基因的表達(dá)量更高,表達(dá)上升更快速。表明由于H_2O_2的高積累導(dǎo)致突變體hst中Hsp17.0、Hsp24.1、Hsp26.7、Hsp58.7、Hsp74.8和Hsp80.2的表達(dá)量的升高,Hsps作為H_2O_2的感受器,在突變體hst耐高溫過程中起重要作用。4.本論文利用H_2O_2生成抑制劑DPI對(duì)野生型ZH11、突變體hst和互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株HST-hst水稻進(jìn)行處理。42℃高溫脅迫下,DPI處理后的野生型ZH11、突變體hst和互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因植株HST-hst的水稻均全部萎蔫,且野生型ZH11、突變體hst的H_2O_2含量與對(duì)照組相比顯著降低,DPI處理后水稻中的PRX24和Hsps的表達(dá)量均比對(duì)照組低。這些結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了H_2O_2作為信號(hào)分子,誘導(dǎo)Hsps基因快速表達(dá),在突變體hst耐高溫過程中發(fā)揮重要作用。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q943.2;S511
【圖文】：

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文行的雙鏈 β-折疊，使得 C2H2 鋅指具有穩(wěn)定且相對(duì)獨(dú)立的蛋白質(zhì)區(qū)域。C指蛋白（也稱為 TFIIIA 鋅指蛋白）通常被描述為 CX2-4CX3FX5LX2HX3-5H]。這些蛋白的基序和空間結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。植物鋅指蛋白不同于其他真物，它具有兩個(gè)顯著的結(jié)構(gòu)特征。首先，植物中兩個(gè)相鄰的鋅指結(jié)構(gòu)間隔，并且其長(zhǎng)度是可變的；在動(dòng)物鋅指蛋白中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)的序列非常短，只有 7 個(gè)氨基酸，被稱為 HC 連接[98]，比如在果蠅和酵母中觀察到的序1]。第二個(gè)特征是鋅指蛋白的 -螺旋，這個(gè)螺旋具有獨(dú)特和高度保守的序ALGGH，其特定存在于植物鋅指蛋白中。到目前為止，這個(gè)序列還沒有在生物體中發(fā)現(xiàn)，表明它可能已經(jīng)在植物中有了特定的調(diào)控過程[102, 122]。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)[123]。例如，小鼠中的 Zif268 是研究 C2H2 鋅指如何與模型[124]。如圖 1.2 所示，Zif268 鋅指蛋白具有三個(gè)“手指”有類似的連接，以 -螺旋的 N-末端部分的殘基來連接 DN在 Zif268-DNA 復(fù)合物中，大部分的堿基連接-1、2、3 和 6旋的起始編號(hào)，其中-1 指連在螺旋之前的殘基）處的氨基呤（GCG/TGG/GCG）的 -螺旋相結(jié)合[125]。RNA 的識(shí)別架與 C2H2 鋅指蛋白之間的結(jié)合[126, 127]。關(guān)于蛋白質(zhì)識(shí)別，以與相似類型的鋅指蛋白或其他蛋白質(zhì)相互作用并調(diào)節(jié)相。例如，ZAT12 編碼 C2H2 鋅指蛋白，并且是 ZAT7 在氧化應(yīng)[129]。低溫脅迫下，ZAT12 在 ZAT10 上游起作用[130]。不同的互作用需要進(jìn)一步研究。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文組：triple-C2H2（tC2H2）鋅指、multiple-adjacent-C2H2（maCeparated-paired-C2H2（spC2H2）鋅指[131]。tC2H2 鋅指蛋白含有個(gè)手指形成兩個(gè) β-折疊和一個(gè) -螺旋。maC2H2 鋅指蛋白含有手指，以相似的間隔彼此相連。spC2H2 鋅指蛋白具有幾個(gè) C2圖 1.3）。

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本文編號(hào)：2801574