玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因ZmMIPS的克隆及其抗旱功能鑒定
發(fā)布時間：2020-06-15 00:14
【摘要】：玉米(Zea mays L.)是重要的糧食作物之一,干旱脅迫嚴(yán)重影響了玉米產(chǎn)量。相關(guān)研究結(jié)果表明過表達L-肌醇-1-磷酸合成酶基因(MIPS,L-myo-inositol-1-phosphate synthase)可增強植物對高鹽、冷和氧化等環(huán)境的耐受性。MIPS是肌醇合成的限速酶,主要負責(zé)催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)長-肌醇-1-磷酸,之后再由IMP(myo-inositol monophosphatase)催化生成肌醇。肌醇及其衍生物在生物體的生長發(fā)育中發(fā)揮著重要的作用。本研究以玉米自交系B73為實驗材料,通過同源比對,克隆得到編碼玉米肌醇-1-磷酸合成酶的ZmMIPS基因,并對其功能及表達調(diào)控進行研究。主要研究結(jié)果如下:1.在玉米基因組中克隆得到2個MIPS基因,分別命名為ZmMIPS1(GRMZM2G155242)和ZmMIPS2(GRMZM2G004528)。兩者編碼產(chǎn)物在體外均具有合成L-肌醇-1-磷酸的活力。2.動力學(xué)實驗表明ZmMIPS2對G-6-P的Km明顯大于ZmMIPS1。ZmMIPS1與ZmMIPS2活性的發(fā)揮對NAD~+含量的依賴程度不同。3.ZmMIPS1和ZmMIPS2在多個組織均有表達,且ZmMIPS2在葉及胚中表達量較高。ZmMIPS1和ZmMIPS2在胚發(fā)育的前中期表達量較高。此外,ZmMIPS1和ZmMIPS2受熱激、滲透(Mannitol)、氧化(MV)和ABA的誘導(dǎo)表達。4.在玉米葉肉原生質(zhì)體過表達ZmDREB2A后,內(nèi)源ZmMIPS的mRNA及蛋白積累量明顯上升。構(gòu)建ZmMIPS啟動子驅(qū)動Rluc表達以及2×35S啟動子驅(qū)動Fluc表達的雙熒光素酶表達載體,將其分別與GFP或ZmDREB2A的表達載體共轉(zhuǎn)化玉米葉肉原生質(zhì)體,發(fā)現(xiàn)與ZmDREB2A表達載體共轉(zhuǎn)化的原生質(zhì)體中Rluc活性明顯升高。證明ZmDREB2A上調(diào)ZmMIPS1和ZmMIPS2的表達。5.過表達ZmMIPS提高了擬南芥葉片中的肌醇含量和擬南芥的抗旱性。綜上所述,本研究在玉米中共克隆得到2個ZmMIPS基因,這兩個基因響應(yīng)多種非生物脅迫。同時,ZmDREB2A正調(diào)控ZmMIPS的表達,過表達ZmMIPS可大幅提升植物的抗旱性。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2;S513
【圖文】：
圖 1 各類肌醇代謝物及其生物學(xué)功能簡介(Loewus & Murthy, 2000)Fig. 1 Different inositol metabolites and their biological functions.1 植酸（IP6）植酸是肌醇重要的的衍生物，因一個植酸含有 6 個磷酸基團，故植酸一般作存庫，用于維持植物體內(nèi)磷含量的動態(tài)平衡。植酸可以儲存于植物的各個組織種子在發(fā)育及成熟過程中，胚是植酸的主要儲存部位，而在水稻中植酸及磷于糊粉層，而非胚乳(Shi et al., 2003, Wang et al., 2016b, Iwai et al., 2012)。肌醇植物體內(nèi)是一種抗氧化劑，在種子儲藏中可能主要是通過螯合鐵離子，抑制氧化反應(yīng)進而達到抗氧化的作用(Doria et al., 2009)。IP6 與 mRNA 的核輸出rk et al., 1999)，此外，由 InsP6Ks 催化合成的 InsP7 和 InsP8 在酵母中參與同源(Luo et al., 2002)。.2 磷脂酰肌醇（PtdIns）與 1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）磷脂酰肌醇不僅作為細胞膜的重要組成部分維持細胞膜的完整及穩(wěn)定，而且信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。磷脂酰肌醇參與 G 蛋白偶聯(lián)受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，磷脂酰肌醇 4,5-二
二章 玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因 ZmMIPS 的鑒定與其表達蛋白的酶活分MIPS 蛋白三維結(jié)構(gòu)及配體結(jié)合位點分析 在 線 網(wǎng) 站 I-TASSER (https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-T的三維結(jié)構(gòu)和活性位點進行預(yù)測。與分析 ZmMIPS 候選基因的克隆及分析擬南芥 AtMIPS1 蛋白序列在玉米 B73 數(shù)據(jù)庫中進行 Blast 分析，產(chǎn)物（GRMZM2G155242-P01, GRMZM2G004528-P03）與其高度別位于 1 號染色體與 9 號染色體上，均含有 10 個外顯子和 9 個內(nèi)個氨基酸殘基。將其作為編碼 Myo-Inositol 1-Phosphate Synthase 的為 ZmMIPS1 和 ZmMIPS2。
本文編號：2713583
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2;S513
【圖文】：
圖 1 各類肌醇代謝物及其生物學(xué)功能簡介(Loewus & Murthy, 2000)Fig. 1 Different inositol metabolites and their biological functions.1 植酸（IP6）植酸是肌醇重要的的衍生物，因一個植酸含有 6 個磷酸基團，故植酸一般作存庫，用于維持植物體內(nèi)磷含量的動態(tài)平衡。植酸可以儲存于植物的各個組織種子在發(fā)育及成熟過程中，胚是植酸的主要儲存部位，而在水稻中植酸及磷于糊粉層，而非胚乳(Shi et al., 2003, Wang et al., 2016b, Iwai et al., 2012)。肌醇植物體內(nèi)是一種抗氧化劑，在種子儲藏中可能主要是通過螯合鐵離子，抑制氧化反應(yīng)進而達到抗氧化的作用(Doria et al., 2009)。IP6 與 mRNA 的核輸出rk et al., 1999)，此外，由 InsP6Ks 催化合成的 InsP7 和 InsP8 在酵母中參與同源(Luo et al., 2002)。.2 磷脂酰肌醇（PtdIns）與 1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）磷脂酰肌醇不僅作為細胞膜的重要組成部分維持細胞膜的完整及穩(wěn)定，而且信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。磷脂酰肌醇參與 G 蛋白偶聯(lián)受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，磷脂酰肌醇 4,5-二
二章 玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因 ZmMIPS 的鑒定與其表達蛋白的酶活分MIPS 蛋白三維結(jié)構(gòu)及配體結(jié)合位點分析 在 線 網(wǎng) 站 I-TASSER (https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-T的三維結(jié)構(gòu)和活性位點進行預(yù)測。與分析 ZmMIPS 候選基因的克隆及分析擬南芥 AtMIPS1 蛋白序列在玉米 B73 數(shù)據(jù)庫中進行 Blast 分析，產(chǎn)物（GRMZM2G155242-P01, GRMZM2G004528-P03）與其高度別位于 1 號染色體與 9 號染色體上，均含有 10 個外顯子和 9 個內(nèi)個氨基酸殘基。將其作為編碼 Myo-Inositol 1-Phosphate Synthase 的為 ZmMIPS1 和 ZmMIPS2。
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1 郝廣龍;玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因ZmMIPS的克隆及其抗旱功能鑒定[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年
本文編號：2713583
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