【摘要】：轉(zhuǎn)錄因子是行使調(diào)控基因表達(dá)功能的一類重要調(diào)控因子。NAC是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子,參與植物生物及非生物脅迫應(yīng)答。實(shí)驗(yàn)室前期克隆了遼寧堿蓬SlNAC1基因,SlNAC1提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗逆性。甜菜堿是一種無(wú)毒的小分子滲透調(diào)節(jié)劑,在提高植物抗逆性中起重要作用。磷酸乙醇胺氮甲基轉(zhuǎn)移酶(PEAMT)、膽堿單加氧酶(CMO)、甜菜堿醛脫氫酶(BADH)是合成甜菜堿的關(guān)鍵酶。實(shí)驗(yàn)室前期克隆了SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因及其啟動(dòng)子,啟動(dòng)子序列中均含有NAC轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)(CGTG/A)。本文擬研究SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子與甜菜堿合成相關(guān)酶基因表達(dá)的調(diào)控關(guān)系。實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析SlNAC1與SlPEAMT、SlCMO、SlBADH在遼寧堿蓬中的表達(dá),同時(shí)測(cè)定甜菜堿含量。酵母單雜交實(shí)驗(yàn)分析SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子與SlPEAMT、SlCMO、SlBADH啟動(dòng)子的相互作用。主要結(jié)果及結(jié)論如下:1.非生物脅迫條件下,遼寧堿蓬中SlNACl、SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因的表達(dá)量均有明顯的升高。低溫條件下,SlNAC1、SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因表達(dá)量分別在0.5h、12h、24h、24h處于峰值,甜菜堿含量在24h處于峰值。鹽條件下,SlNAC1、SlPEAM1、SlCMO、SlBADH基因表達(dá)量分別在6h、24h、12h、24h處于峰值,甜菜堿含量在24h處于峰值。10%PEG條件下SlNAC1、SlPEAMT、SlCMO、SlBlBADH基因表達(dá)量分別在6h、12h、12h、12h處于峰值,甜菜堿含量在12h處于峰值。ABA條件下,SlNAC1、SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因表達(dá)量分別在3h、12h、12h、12h處于峰值,甜菜堿含量在12h處于峰值。結(jié)果表明,SlNAC1、SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因的表達(dá)受低溫、鹽、干旱、ABA誘導(dǎo),且SlNAC1基因的表達(dá)在時(shí)間上先于SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因的表達(dá),推測(cè)SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因可能為SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子的下游基因,受其調(diào)控,與之相應(yīng)的甜菜堿含量增加。2.酵母單雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子能與SlPEAMT、SlCMO、SlBADH啟動(dòng)子相互作用,推測(cè)SlNAC 1可能直接調(diào)控SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因的表達(dá)。綜上所述,SlPEAMT、SlCMO、SlBADH基因可能是SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子的直接靶基因,SlNAC1可直接調(diào)控SlPEAMT、SlCMO、SlBADH的表達(dá),從而調(diào)控甜菜堿的合成提高植物抗逆性。本研究為SlNAC1轉(zhuǎn)錄因子提高植物抗逆性機(jī)制研究提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q943.2
【圖文】：

菜堿于植物的生活是營(yíng)固的，在植物受到非生物脅迫時(shí)，為了適應(yīng)環(huán)境體內(nèi)菜堿、脯氨酸、可溶性糖等一些相溶性物質(zhì)，來(lái)減少甚至消除不良環(huán)境害。甘氨酸甜菜堿（Glycine betaine）簡(jiǎn)稱為甜菜堿，是一種季銨類化 甜菜堿的生物合成菜堿是在植物成熟葉片的葉綠體中合成的，主要分布于葉綠體和細(xì)胞質(zhì)當(dāng)植物受非生物脅迫時(shí)，植物的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中會(huì)積累大量的甜菜堿，無(wú)運(yùn)輸?shù)揭号葜衼?lái)維持植物體內(nèi)的滲透平衡，從而來(lái)提高植物的抗逆性。由膽堿為底物經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)合成的，磷酸乙醇胺氮甲基轉(zhuǎn)移sphoethanolamine N-methyltransferase PEAMT)是催化生成膽堿的關(guān)鍵酶反應(yīng)為：膽堿生成甜菜堿醛是由膽堿單加氧酶(choline monooxygen催化的；第二步反應(yīng)為：甜菜堿醛生成甜菜堿是由甜菜堿醛脫氫酶(betade dehydrogenase BADH)催化的（圖 1.1）。

apical meristem)。1997 年 Aida 將 NAM、CUC2(cup-shaped cotyledon)以及擬南芥(Arabidopsis thaliana)ATAF1、ATAF2 這四個(gè)具有相似保守結(jié)構(gòu)域的蛋白命名為 NAC[71-72]。1.3.1 NAC 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征NAC 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)具有顯著的特點(diǎn)，其 N 端具有一個(gè)高度保守結(jié)構(gòu)域，約由 150 個(gè)氨基酸組成，NAC 的高度保守結(jié)構(gòu)域由 A、B、C、D、E 5 個(gè)亞結(jié)構(gòu)域組成的。其中亞結(jié)構(gòu)域 C、D 是高度保守的，存在核定位信號(hào)。亞結(jié)構(gòu) C 可能與 DNA 結(jié)合有關(guān)，亞結(jié)構(gòu)域 E 可能與發(fā)育時(shí)期和組織特異性有關(guān)，協(xié)同亞結(jié)構(gòu)域 D 共同與 DNA 相互作用。B 和 E 的相對(duì)保守性相對(duì)較低。NAC 的 C 端是轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，此區(qū)域的特點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單的重復(fù)序列，富含絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸和谷氨酸，或酸性氨基酸的特異基序（圖 1.2）。Kim 等研究發(fā)現(xiàn)擬南芥中至少有 13 個(gè) NAC 蛋白具有跨膜的功能，在它們的 C 端都含有α-螺旋跨膜序列,并且參與脅迫的響應(yīng)[73]。絕大多數(shù)的 NAC 蛋白都能形成同源二聚體或異源二聚體，可能與它們結(jié)合 DNA 有關(guān)[74]。

本研究技術(shù)路線

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 段珍;張吉宇;狄紅艷;霍雅馨;;無(wú)芒隱子草CsPEAMT基因克隆及表達(dá)特性分析[J];西北植物學(xué)報(bào);2014年12期

2 常丹;張霞;張富春;;鹽穗木HcPEAMT基因的克隆及表達(dá)分析[J];西北植物學(xué)報(bào);2014年08期

本文編號(hào)：2775483