本文關(guān)鍵詞：華山新麥草三個SnRK2基因的克隆及表達分析

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【摘要】：植物在長期進化過程中受到包括干旱、鹽漬、重金屬毒害等在內(nèi)的多種非生物脅迫,嚴(yán)重限制作物生物產(chǎn)量及生物質(zhì)產(chǎn)量的提升。多種蛋白激酶及蛋白磷酸酶參與到植物對壓力信號的識別和轉(zhuǎn)導(dǎo)中,其中蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶家族成員SnRK2在植物生長和新陳代謝相關(guān)的逆境信號應(yīng)答調(diào)控方面發(fā)揮重要作用。盡管目前已有關(guān)于SnRK2在擬南芥、水稻、玉米、小麥等多個物種的相關(guān)研究,然而對其在逆境應(yīng)答響應(yīng)中作用的分子機制及功能表達涉及較少,且尚無SnRK2在小麥近緣野生屬物種—華山新麥草上的相關(guān)報道。華山新麥草(Psathyrostachys huashanica Keng ex P. C. Kuo)是僅生長于我國陜西華山的一類禾本科(Poaceae)小麥族(Triticeae)新麥草屬(Psathyrostachys Nevski)多年生草本植物,具有早熟、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗旱、耐鹽堿等多項優(yōu)良特性。本研究根據(jù)矮稈波蘭小麥相關(guān)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),設(shè)計8對特異性引物來克隆華山新麥草中SnRK2基因全長cDNA序列,得到其中的3個,即PhSnRK2.5、PhSnRK2.8和PhSnRK2.11。通過生物信息學(xué)分析及逆境脅迫處理條件下的表達模式分析,揭示華山新麥草中3個SnRK2基因家族成員的表達特性。研究結(jié)果如下：1.華山新麥草PhSnRK2.5全長cDNA序列為1252 bp,包含870 bp的開放閱讀框、148 bp的5’-UTR和234 bp的3’-UTR。與矮稈波蘭小麥同源序列TpSnRK2.5相似,PhSnRK2.5提前出現(xiàn)終止密碼子僅編碼了290個氨基酸。PhSnRK2.5與小麥、玉米、水稻和擬南芥同源基因的相似度分別為99.6%、92.5%、91.4%和82.0%。該蛋白激酶具有高保守N端結(jié)構(gòu)域和不完整的C端,包含一個ATP結(jié)合位點、一個N端豆蔻酰胺化位點、一個絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶激活位點、一個潛在的跨膜域和一個激活環(huán)。2. PhSnRK2.8全長cDNA序列為1473 bp,包含1251 bp的開放閱讀框、44 bp的5’-UTR和44 bp的3’-UTR,編碼367個氨基酸。與小麥、玉米和水稻相關(guān)同源基因的相似度分別為90.4%、94.8%和96.4%。PhSnRK2.8具有高保守N端催化域和酸性C端調(diào)控域,存在一個ATP結(jié)合位點、一個絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶激活位點及一些典型SnRK2基序特征結(jié)構(gòu)如N端豆蔻酰胺化位點、跨膜結(jié)構(gòu)域、激活環(huán)等。3. PhSnRK2.11全長cDNA序列具有1164 bp,包括1080 bp的開放閱讀框和84 bp的3’-UTR,編碼360個氨基酸,與玉米ZmSnRK2.11的相似度僅為83.1%。N端結(jié)構(gòu)域存在一個ATP結(jié)合位點、一個N端豆蔻酰胺化位點、一個絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶激活位點、一個潛在跨膜結(jié)構(gòu)域和一個激活環(huán)。4.PhSnRK2.5和PhSnRK2.11均屬于第一亞族,不受ABA激活；而PhSnRK2.8歸屬于第三亞族,為ABA依賴蛋白激酶類群。5.表達定量分析結(jié)果表明PhSnRK2.8和PhSnRK2.11能夠響應(yīng)ABA、重金屬、高鹽和高滲的脅迫誘導(dǎo)并且不同處理條件下的表達模式存在明顯差異。根據(jù)表達峰值出現(xiàn)時間的先后,PhSnRK2.8對這四種脅迫誘導(dǎo)處理的敏感程度為：重金屬高鹽ABA高滲,而PhSnRK2.11的表達敏感程度：高滲高鹽ABA重金屬。
【關(guān)鍵詞】：華山新麥草 SnRK2 重金屬 滲透脅迫 表達定量
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 1 文獻綜述10-18
• 1.1 非生物脅迫及危害10-12
• 1.2 植物響應(yīng)非生物脅迫的分子應(yīng)答機制12-13
• 1.3 植物SnRK2蛋白激酶13-16
• 1.3.1 SnRK1和SnRK3亞家族14
• 1.3.2 S RK2研究進展14-16
• 1.4 本研究的目的意義和內(nèi)容16-18
• 1.4.1 目的意義17
• 1.4.2 研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-18
• 2 材料與方法18-22
• 2.1 實驗材料18
• 2.1.1 植物材料18
• 2.1.2 酶及其他耗材18
• 2.2 實驗方法18-22
• 2.2.1 植物培養(yǎng)及脅迫處理18-19
• 2.2.2 華山新麥草總RNA提取19-20
• 2.2.3 cDNA合成20
• 2.2.4 目的基因全長cDNA克隆20-21
• 2.2.5 生物信息學(xué)分析21
• 2.2.6 熒光定量PCR21-22
• 3 結(jié)果與分析22-31
• 3.1 華山新麥草三個SnRK2基因22-27
• 3.1.1 PhSnRK2.523
• 3.1.2 PhSnRK2.823-24
• 3.1.3 PhSnRK2.1124
• 3.1.4 C 端保守motifs24-27
• 3.2 系統(tǒng)關(guān)系分析27-28
• 3.3 不同非生物脅迫下的基因表達定量28-31
• 4 討論31-34
• 4.1 華山新麥草SnRK2s具有SnRK2基因家族的典型特征31-33
• 4.2 不同逆境脅迫條件下基因的表達不同33-34
• 5 結(jié)論34-35
• 參考文獻35-45
• 致謝45-47
• 在讀期間發(fā)表學(xué)位論文47

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1 廖進秋;楊瑞武;周永紅;徎本X，

本文編號：596523