棉花鹽脅迫響應基因GhMYB73和GhSCL4的功能驗證
發(fā)布時間：2021-06-07 10:56
陸地棉作為重要的纖維和油料作物被廣泛種植。研究陸地棉響應逆境的分子機制,對棉花生產具有重要的意義。植物在適應鹽脅迫的過程中形成了復雜的轉錄調控網絡,其中轉錄因子在轉錄調控過程起重要作用。關于MYB和GRAS轉錄因子家族基因參與植物鹽脅迫響應過程已經有報道。本研究整合陸地棉鹽脅迫相關轉錄組數據,篩選到受鹽脅迫誘導上調表達的MYB家族基因Gh MYB73和GRAS家族基因GhSCL4,通過遺傳分析和生化實驗揭示其在植物響應鹽脅迫過程的功能和調控機制。主要研究結果如下:1、Gh MYB73過表達可提高轉基因植株耐鹽性qRT-PCR實驗表明Gh MYB73受NaCl和ABA誘導上調表達。亞細胞定位和轉錄激活實驗表明Gh MYB73是一個具有轉錄激活活性的轉錄因子。通過遺傳轉化,獲得了兩個單拷貝的T1代Gh MYB73過表達棉花株系OE2和OE3,對大田中生長的OE2和OE3的成熟期根系表型進行觀察,發(fā)現2個過表達株系的側根數目均顯著多于對照材料ZM24。觀察Gh MYB73過表達株系鹽脅迫表型,發(fā)現過表達株系的耐鹽能力顯著高于ZM24。VIGS實驗表明Gh MYB73沉默...
【文章來源】：華中農業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：102 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
SOS途徑對離子動態(tài)平衡的調節(jié)(Zhu2002)
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文8和ABF2起到關鍵作用(Lopez‐Molinaetal2002,Reevesetal2011)。ABA可以在蛋白或轉錄水平調控它們的活性，它們可以進一步的調控下游ABA反應基因表達(Finkelsteinetal2005)。圖2ABA信號的傳遞過程(Cutleretal2010)。Figure2ThetransmissionprocessoftheABAsignal(Cutleretal2010).1.4.2Ca2+介導的信號轉導途徑植物受到鹽脅迫后，細胞內的游離的Ca2+濃度([Ca2+]cyt)會發(fā)生瞬變（Ca2+,oscillations），并引起一系列的生理響應(Chengetal2002,Ludwigetal2004,Xuetal2010)。實際上幾乎所有的胞外刺激都能引起Ca2+濃度變化，如高溫、寒冷、光照強度、重力變化、機械損傷等物理刺激，病菌感染和植物激素等化學刺激(Hepler2005,Reddy2001)。Ca2+是植物體內目前唯一證實的起傳遞信號作用的第2信使，它不僅僅響應外界刺激，還參與維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)及調節(jié)生長發(fā)育的很多過程(Pardoetal1998,WhiteandBroadley2003)。植物細胞在正常狀態(tài)下，胞質內保持很低濃度的游離Ca2+，約0.1μmol/L，這是為了避免Ca2+和磷酸根離子形成沉淀而影響ATP合成；而胞外和胞內的鈣離子庫中的Ca2+濃度較高(Knightetal1997)。胞內鈣離子庫是指液泡、內質網、線粒體等細胞器，這些細胞器儲存著大量的Ca2+，當有需要時再將Ca2+釋放到細胞質中。鈣庫和質膜上都具有可以調控Ca2+進入胞質的通道和泵出胞質的Ca2+/H+轉運載體，如擬南芥、玉米中的CAX(cationexchanger)基因(Shigakiand
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文10鈣調素CaM是植物細胞內響應鈣信號的主要受體(McCormacketal2005,Raoetal2014)。擬南芥中含有7個CaM基因，他們共編碼四種蛋白質亞型，第1種亞型由CaM1和CAM4編碼，第2種亞型由CAM2、CAM3和CAM5編碼，第3種亞型由CaM7編碼，第4種亞型由CAM6編碼(Crameretal1987,McCormacketal2005)。其中第1亞型的CaM1、CaM4和第3亞型的CaM7有4個氨基酸的序列差異，而第2亞型的CaM2、CaM3、CaM5和第3亞型的CaM7只有1個氨基酸不同。所有的CaM蛋白都含有四個Ca2+結合結構域（EF-手型），成熟折疊的CaM分子形成一個啞鈴形狀結構，兩端各有兩個球狀的Ca2+結合區(qū)域(McCormacketal2005)。當CaM得到Ca2+后，其與下游蛋白的結合位點就會暴露出來，然后就可以結合調控各種靶蛋白，參與多種生理功能的調控過程。目前，還沒有證據證明CaM自身具有酶功能，它都是通過作用于結合蛋白而行使功能的。在植物中CaM已經被證實，可以參與鹽信號的傳遞(Yooetal2005)。在擬南芥中，CaM可以調控MYB2轉錄因子的表達而增強擬南芥對鹽脅迫的抗性(Yooetal2005)。在大豆中，過表達GmCaM4后明顯提高了植物鹽脅迫的耐受力和對病原菌的抵抗力(Raoetal2014)。圖3鈣離子信號轉導途徑(Doddetal2010)。Figure3Calciumsignaltransductionpathway(Doddetal2010).1.4.3NO介導的信號轉導途徑一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一種生物活性分子，根據NO濃度、物種類別和發(fā)育階段的不同，它對不同類型的細胞可能引起保護或毒害作用。它可以參與動物
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Designations for individual genomes and chromosomes in Gossypium[J]. WANG Kunbo,WENDEL Jonathan F.,HUA Jinping. Journal of Cotton Research. 2018(01)
[2]TaSCL14,a Novel Wheat（Triticum aestivum L.）GRAS Gene,Regulates Plant Growth,Photosynthesis,Tolerance to Photooxidative Stress,and Senescence[J]. Kunmei Chen,Hongwei Li,Yaofeng Chen,Qi Zheng,Bin Li,Zhensheng Li. Journal of Genetics and Genomics. 2015(01)
[3]我國棉花產業(yè)的困境與出路[J]. 張杰,王力,趙新民. 農業(yè)經濟問題. 2014(09)
[4]鈣對植物耐鹽性的影響[J]. 戴高興,彭克勤,皮燦輝. 中國農學通報. 2003(03)
[5]21世紀新疆土壤鹽漬化調控與農業(yè)持續(xù)發(fā)展研究建議[J]. 田長彥,周宏飛,劉國慶. 干旱區(qū)地理. 2000(02)
[6]棉花品種資源耐鹽性鑒定研究[J]. 劉國強,魯黎明,劉金定. 作物品種資源. 1993(02)
博士論文
[1]中國棉花生產波動研究[D]. 譚硯文.華中農業(yè)大學 2004
碩士論文
[1]農田鹽漬化土壤敏感指示植物篩選及其指示研究[D]. 李媛.東華大學 2009
本文編號：3216446
【文章來源】：華中農業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：102 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
SOS途徑對離子動態(tài)平衡的調節(jié)(Zhu2002)
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文8和ABF2起到關鍵作用(Lopez‐Molinaetal2002,Reevesetal2011)。ABA可以在蛋白或轉錄水平調控它們的活性，它們可以進一步的調控下游ABA反應基因表達(Finkelsteinetal2005)。圖2ABA信號的傳遞過程(Cutleretal2010)。Figure2ThetransmissionprocessoftheABAsignal(Cutleretal2010).1.4.2Ca2+介導的信號轉導途徑植物受到鹽脅迫后，細胞內的游離的Ca2+濃度([Ca2+]cyt)會發(fā)生瞬變（Ca2+,oscillations），并引起一系列的生理響應(Chengetal2002,Ludwigetal2004,Xuetal2010)。實際上幾乎所有的胞外刺激都能引起Ca2+濃度變化，如高溫、寒冷、光照強度、重力變化、機械損傷等物理刺激，病菌感染和植物激素等化學刺激(Hepler2005,Reddy2001)。Ca2+是植物體內目前唯一證實的起傳遞信號作用的第2信使，它不僅僅響應外界刺激，還參與維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)及調節(jié)生長發(fā)育的很多過程(Pardoetal1998,WhiteandBroadley2003)。植物細胞在正常狀態(tài)下，胞質內保持很低濃度的游離Ca2+，約0.1μmol/L，這是為了避免Ca2+和磷酸根離子形成沉淀而影響ATP合成；而胞外和胞內的鈣離子庫中的Ca2+濃度較高(Knightetal1997)。胞內鈣離子庫是指液泡、內質網、線粒體等細胞器，這些細胞器儲存著大量的Ca2+，當有需要時再將Ca2+釋放到細胞質中。鈣庫和質膜上都具有可以調控Ca2+進入胞質的通道和泵出胞質的Ca2+/H+轉運載體，如擬南芥、玉米中的CAX(cationexchanger)基因(Shigakiand
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文10鈣調素CaM是植物細胞內響應鈣信號的主要受體(McCormacketal2005,Raoetal2014)。擬南芥中含有7個CaM基因，他們共編碼四種蛋白質亞型，第1種亞型由CaM1和CAM4編碼，第2種亞型由CAM2、CAM3和CAM5編碼，第3種亞型由CaM7編碼，第4種亞型由CAM6編碼(Crameretal1987,McCormacketal2005)。其中第1亞型的CaM1、CaM4和第3亞型的CaM7有4個氨基酸的序列差異，而第2亞型的CaM2、CaM3、CaM5和第3亞型的CaM7只有1個氨基酸不同。所有的CaM蛋白都含有四個Ca2+結合結構域（EF-手型），成熟折疊的CaM分子形成一個啞鈴形狀結構，兩端各有兩個球狀的Ca2+結合區(qū)域(McCormacketal2005)。當CaM得到Ca2+后，其與下游蛋白的結合位點就會暴露出來，然后就可以結合調控各種靶蛋白，參與多種生理功能的調控過程。目前，還沒有證據證明CaM自身具有酶功能，它都是通過作用于結合蛋白而行使功能的。在植物中CaM已經被證實，可以參與鹽信號的傳遞(Yooetal2005)。在擬南芥中，CaM可以調控MYB2轉錄因子的表達而增強擬南芥對鹽脅迫的抗性(Yooetal2005)。在大豆中，過表達GmCaM4后明顯提高了植物鹽脅迫的耐受力和對病原菌的抵抗力(Raoetal2014)。圖3鈣離子信號轉導途徑(Doddetal2010)。Figure3Calciumsignaltransductionpathway(Doddetal2010).1.4.3NO介導的信號轉導途徑一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一種生物活性分子，根據NO濃度、物種類別和發(fā)育階段的不同，它對不同類型的細胞可能引起保護或毒害作用。它可以參與動物
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Designations for individual genomes and chromosomes in Gossypium[J]. WANG Kunbo,WENDEL Jonathan F.,HUA Jinping. Journal of Cotton Research. 2018(01)
[2]TaSCL14,a Novel Wheat（Triticum aestivum L.）GRAS Gene,Regulates Plant Growth,Photosynthesis,Tolerance to Photooxidative Stress,and Senescence[J]. Kunmei Chen,Hongwei Li,Yaofeng Chen,Qi Zheng,Bin Li,Zhensheng Li. Journal of Genetics and Genomics. 2015(01)
[3]我國棉花產業(yè)的困境與出路[J]. 張杰,王力,趙新民. 農業(yè)經濟問題. 2014(09)
[4]鈣對植物耐鹽性的影響[J]. 戴高興,彭克勤,皮燦輝. 中國農學通報. 2003(03)
[5]21世紀新疆土壤鹽漬化調控與農業(yè)持續(xù)發(fā)展研究建議[J]. 田長彥,周宏飛,劉國慶. 干旱區(qū)地理. 2000(02)
[6]棉花品種資源耐鹽性鑒定研究[J]. 劉國強,魯黎明,劉金定. 作物品種資源. 1993(02)
博士論文
[1]中國棉花生產波動研究[D]. 譚硯文.華中農業(yè)大學 2004
碩士論文
[1]農田鹽漬化土壤敏感指示植物篩選及其指示研究[D]. 李媛.東華大學 2009
本文編號：3216446
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