本文關(guān)鍵詞：小麥葉綠體過(guò)氧化物氧還酶基因TaBAS1的功能研究

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【摘要】：小麥?zhǔn)侵匾霓r(nóng)作物,然而小麥屬于甜土植物,對(duì)高鹽的耐受性低,因此鑒定耐逆相關(guān)基因,并應(yīng)用于小麥分子育種非常重要。實(shí)驗(yàn)室前期,將小麥漸滲系耐鹽品種山融3號(hào)(SR3)及其親本濟(jì)南177(JN177)的全蛋白質(zhì)組和葉綠體蛋白質(zhì)組進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了 SR3的耐逆基礎(chǔ)是較強(qiáng)的氧化還原平衡維持能力,并且葉綠體與這個(gè)耐逆基礎(chǔ)密切相關(guān)。本論文基于葉綠體和SR3耐逆基礎(chǔ)間的密切聯(lián)系,鑒定了一個(gè)在SR3和JN177間差異表達(dá)的氧化還原相關(guān)蛋白過(guò)氧化物氧還酶2-Cys peroxiredoxin基因TaBAS1,開(kāi)展了以下工作。利用在擬南芥原生質(zhì)體和煙草葉片中瞬時(shí)表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)TaBAS1定位于葉綠體。定量PCR分析顯示,TaBAS1能夠響應(yīng)高鹽和氧化等脅迫,暗示它參與非生物脅迫應(yīng)答通路。為了驗(yàn)證TaBAS1的生物學(xué)功能,我們構(gòu)建了TaBAS1異源過(guò)表達(dá)擬南芥轉(zhuǎn)基因植株。結(jié)果顯示,在萌發(fā)以及幼苗階段,TaBAS1過(guò)表達(dá)株系均增強(qiáng)了對(duì)鹽脅迫的耐受性。鹽脅迫能夠誘導(dǎo)滲透脅迫、ABA大量合成及ROS過(guò)度富集引起的氧化脅迫。TaBAS1過(guò)表達(dá)不改變擬南芥對(duì)滲透脅迫的耐受性及ABA的敏感性,但提高了對(duì)甲基紫精(MV)處理模擬的氧化脅迫。與野生型相比,TaBAS1過(guò)表達(dá)系中部分ROS清除酶編碼基因表達(dá)量增加,但鹽脅迫下ROS水平降低。結(jié)果顯示,TaBAS1通過(guò)增強(qiáng)ROS清除能力、提高氧化脅迫抗性來(lái)增強(qiáng)耐鹽能力。但是,TaBAS1過(guò)表達(dá)不增強(qiáng)對(duì)外源H202的抗性,暗示TTaBAS1對(duì)不同ROS的抗性特異性。與野生型相比,TaBAS1過(guò)表達(dá)系中ROS產(chǎn)生相關(guān)酶NADPH氧化酶(NOX)編碼基因表達(dá)上調(diào);NOX抑制劑抑制NOX活性時(shí),TaBAS1過(guò)表達(dá)系的耐鹽和抗MV誘導(dǎo)的氧化能力與野生型無(wú)顯著差異。結(jié)果表明,TaBAS1改變了 ROS合成和清除相關(guān)酶組成的氧化還原平衡,并且TaBAS1的耐逆能力依賴NOX。葉綠體中的2-Cys peroxiredoxin與NADPH依賴性硫氧還蛋白還原酶C(NTRC)可以發(fā)生相互作用,是葉綠體氧化還原系統(tǒng)的核心組分。與野生型相比,正常條件下TaBAS1過(guò)表達(dá)系中NTRC表達(dá)無(wú)明顯變化,但NaCl和MV處理下表達(dá)量明顯較高。NTRC抑制劑抑制NTRC活性時(shí),TaBAS1過(guò)表達(dá)系的耐鹽和抗MV誘導(dǎo)的氧化能力與野生型無(wú)顯著差異。結(jié)果表明,TaBAS1的耐逆能力依賴NTRC,并暗示TaBAS1可能和NTRC協(xié)同作用,改變了脅迫條件下葉綠體氧化還原系統(tǒng),并進(jìn)一步影響了整個(gè)細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài),提高耐鹽能力。綜上,我們驗(yàn)證了小麥氧化還原相關(guān)基因TaBAS1的耐逆功能,初步認(rèn)識(shí)了葉綠體氧化還原系統(tǒng)和耐逆的關(guān)系,并顯示TaBAS1是一個(gè)具有潛力的耐逆分子育種元件。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S512.1;Q943.2

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本文編號(hào)：1299615