【摘要】：蔗糖非發(fā)酵-1-相關(guān)蛋白激酶-1(sucrose non-fermenting-1-related kinase1,SnRK1)是植物體內(nèi)生理活動(dòng)調(diào)控樞紐之一,參與調(diào)控植物代謝、發(fā)育以及脅迫應(yīng)答等多個(gè)過程。SnRK1蛋白激酶是異源三復(fù)合物,是由催化亞基α和調(diào)節(jié)亞基β、γ或βγ組成。目前關(guān)于SnRK1βγ的研究主要是以擬南芥、玉米和苜蓿等草本植物為試材,而木本植物SnRK1βγ還未見其基因被克隆與鑒定的報(bào)道,其表達(dá)調(diào)控特征及在植物體內(nèi)的生理功能尚不清楚。本文從毛桃中克隆到SnRK1βγ基因,并構(gòu)建正義表達(dá)載體,成功轉(zhuǎn)化擬南芥,初步研究PpSnRK1βγ基因的功能,主要結(jié)果如下:1.桃基因組中的ppa004800m和ppa004966m屬于SnRK1βγ基因,本試驗(yàn)克隆PpSnRK1βγ1(ppa004800m)和PpSnRK1βγ2(ppa004966m),其cDNA分別為1476bp和1452bp,編碼492和484個(gè)氨基酸殘基。序列分析表明,PpSnRK1βγ1和PpSnRK1βγ2包含CBM和4個(gè)CBS結(jié)構(gòu)域;系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明,PpSnRK1βγ1與果梅的SnRK1βγ蛋白親緣關(guān)系最近,PpSnRK1βγ2與蘋果SnRK1βγ親緣關(guān)系最近。通過與其他物種的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì),相似性達(dá)到79.40%。熒光定量PCR分析表明PpSnRK1βγ1和PpSnRK1βγ2基因在實(shí)生毛桃的根、莖、葉和‘魯星’油桃的葉、花、果中均有表達(dá),其中在‘魯星’油桃的果實(shí)中表達(dá)量最高,在實(shí)生毛桃的莖中表達(dá)量最低。PpSnRK1βγ1和PpSnRK1βγ2基因在植物組織中不同部位的表達(dá)水平可能與其參與的植物生理過程有關(guān),在植物不同組織器官,基因行使不同的功能。2.構(gòu)建重組質(zhì)粒p35S::PpSnRK1βγ1,并成功侵染擬南芥,獲得超表達(dá)擬南芥株系A(chǔ)-βγ1。與野生型相比,超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥株系中SnRK1活性提高了77.13%。與野生型相比,超表達(dá)PpSnRK1βγ1基因擬南芥株系A(chǔ)-βγ1的花期比野生型約晚2.19d,蓮座葉數(shù)量比野生型多1.17片/株;葉片的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量均顯著高于野生型擬南芥,分別比野生型提高了13.7%,12.9%和23.3%,但淀粉含量卻沒有顯著性差異。因此,超表達(dá)PpSnRK1βγ1基因擬南芥株系A(chǔ)-βγ1將獲得更長(zhǎng)的生長(zhǎng)期,獲得較長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間。3.在0.1μmol·L~(-1)MV氧化脅迫條件下,超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥植株與野生型種子的萌發(fā)和根系生長(zhǎng)均受到抑制,但前者具有較高的萌發(fā)率和較長(zhǎng)的主根長(zhǎng);2~8μmol·L-1MV葉片噴施擬南芥植株葉片,超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥植株保留更多的綠色葉片。這說明從外在生物學(xué)表型上,超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥植株抗氧化能力更強(qiáng)。在2μmol·L-1MV噴施3h后,超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥植株丙二醛(MDA)含量比野生型低40.7%,四種抗氧化酶CAT、SOD、GSTs和POD酶活性均高于野生型植株,說明超表達(dá)PpSnRK1βγ1基因能提高擬南芥植株的抗氧化能力。在氧化脅迫條件下,超表達(dá)植株的SnRK1酶活性高于野生型植株,定量PCR結(jié)果顯示,在超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥中,脅迫響應(yīng)基因AtHSPRO1和AtHSPRO2的表達(dá)量也均較野生型植株明顯升高。綜上所述,PpSnRK1βγ在桃樹生長(zhǎng)過程中發(fā)揮重要的作用,不同組織器官中差異的表達(dá)量與其功能有關(guān)。超表達(dá)PpSnRK1βγ1擬南芥植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)要明顯的強(qiáng)于野生型植株,說明PpSnRK1βγ可能與植物糖代謝過程相關(guān)性明顯;此外,本實(shí)驗(yàn)證實(shí)PpSnRK1βγ1基因進(jìn)行超表達(dá)能夠增強(qiáng)植株的抗氧化能力。
【圖文】：

PpSnRK1βγ1(A)和PpSnRK1βγ2(B)編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

PpSnRK1βγ1與其他物種SnRK1βγ氨基酸序列的系統(tǒng)進(jìn)化樹
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S662.1;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662950