本文選題：GRAS轉錄因子　切入點：VaPAT1　出處：《中國科學院研究生院(武漢植物園)》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：葡萄(Vitis vinifera L.)是我國重要的栽培果樹之一,葡萄基因組序列的發(fā)布為在分子水平上鑒定葡萄優(yōu)良農藝性狀、抗逆(病)相關基因奠定了重要基礎。GRAS家族基因是一類廣泛參與植物生長、發(fā)育及抗逆等過程的轉錄因子,其在葡萄逆境脅迫應答中的作用鮮有報道。本研究利用生物信息學手段,在全基因組水平上對葡萄GRAS基因家族進行了鑒定和分類。并利用分子生物學手段對山葡萄(V. amurensis)中一個GRAS基因,VaPAT1的功能進行了研究,初步揭示了VaPATl調控植物非生物脅迫應答的分子機制。主要研究結果如下：1、從12ב黑比諾’葡萄(V. vinifera cv. Pinot Noir)基因組數據庫中共鑒定得到41個葡萄GRAS基因,分布于除3、5、10和16號染色體外的15條葡萄染色體上。與此同時,本研究還發(fā)現兩個GRAS基因簇,一個位于6號染色體上另一個位于13號染色體上。葡萄GRAS家族分為PAT1、LS、SCL4/7、HAM、 SHR、SCL3、SCL9、SCR和DELLA 9個亞家族。2、系統(tǒng)進化關系分析表明、VaPAT1與同是PAT1亞家族的佛手CmsGRAS及水稻OsCIGR1蛋白關系最近。VaPAT1基因啟動子區(qū)序列上包含ARE、GARE、 HSE、TC-rich repeats以及TCA等多個與激素信號傳導和外界環(huán)境脅迫應答相關的順式作用元件。3、VaPATl對外源施加ABA.GA和SA都能夠響應。在GA處理下,VaPAT1表達量下調,表現出類似于GRAS家族DELLA基因的性質。低溫、干旱、高鹽處理下,VaPAT1表達量均顯著上調。尤其是200 mM NaCl高鹽處理下,VaPAT1表達量在48 h時上升為處理前22倍。這些結果表明,VaPAT1可能參與調控非生物脅迫應答過程,并且可能在其中發(fā)揮重要作用。4、酵母雙雜交結果證明VaPAT1具有轉錄自激活活性。VaPAT1轉基因擬南芥在低溫、干旱、高鹽非生物脅迫處理下其成活率都顯著高于野生型,表明VaPAT1在調節(jié)植物抗逆的過程中起正向調控作用。VaPAT1轉基因擬南芥中脯氨酸及可溶性糖含量顯著高于野生型,這些可能是轉基因擬南芥抗性增強的重要原因。5、通過qRT-PCR檢測野生型及VaPAT1轉基因擬南芥中抗逆相關基因的表達情況,發(fā)現VaPAT1轉入不僅影響抗逆途徑下游基因AtCOR15A、AtRD29A和AtRD29B的表達,還影響發(fā)揮重要作用的上游轉錄因子AtSIZ1、AtCBFl、 AtATR1/MYB34和AtMYC2的表達。此外,ABA合成及信號傳導相關基因AtNCED3和AtCIPK20在VaPAT1轉基因株系中表達顯著上調,表明VaPAT1可能參與了ABA依賴型脅迫應答途徑。
[Abstract]:Vitis vinifera L. is one of the most important cultivated fruit trees in China. GRAs family genes are a class of transcription factors involved in plant growth, development and stress resistance. The role of Grape in the stress response of grape was rarely reported. In this study, bioinformatics was used. The GRAS gene family of grape was identified and classified at the whole genome level, and the function of a GRAS gene in Vamurensis was studied by molecular biology. The molecular mechanism of VaPATl regulating plant abiotic stress response was preliminarily revealed. The main results were as follows: 1. 41 grape GRAS genes were identified from 12 脳 'Pinot Noir' V. vinifera cv. Pinot Noir genomic database. At the same time, two clusters of GRAS genes were found in this study. One is located on chromosome 6 and the other is on chromosome 13. The GRAS family of grape is divided into four subfamilies named PAT1LSnSCL4 / 7Ham, SHR-SCL3SCL9 / SCR and DELLA 9 subfamilies. Phylogenetic analysis shows that VAT _ 1 has the best relationship with CmsGRAS of Buddha and OsCIGR1 of rice, which is the same subfamily of PAT1. The promoter sequence of the near. VaPAT1 gene includes AREGARE, HSETC-rich repeats and TCA, which are related to hormone signal transduction and environmental stress response to exogenous exogenous ABA.GA and SA. Under GA treatment, the expression of VaPAT1 is down-regulated. Showing properties similar to those of the DELLA gene of the GRAS family. The expression of VaPAT1 was significantly up-regulated in high salt treatment, especially in 200mm NaCl treated with high salt. The expression of VAPA 1 increased 22 times at 48 h after treatment. These results suggested that VAPA 1 might be involved in the regulation of abiotic stress response. The results of yeast two-hybrid showed that VaPAT1 had transcriptional self-activation activity. The survival rate of transgenic Arabidopsis thaliana was significantly higher than that of wild type under low temperature, drought and high salt abiotic stress. The results showed that the proline and soluble sugar content in Arabidopsis thaliana transgenic with VaPAT1 was significantly higher than that in wild-type Arabidopsis thaliana. These may be the important reasons for the increase of resistance in transgenic Arabidopsis thaliana. By detecting the expression of stress related genes in wild-type Arabidopsis and VaPAT1 transgenic Arabidopsis thaliana by qRT-PCR, it was found that VaPAT1 transfer not only affected the expression of the downstream genes AtCor15Afwe AtRD29A and AtRD29B, but also the expression of AtRD29B in transgenic Arabidopsis thaliana. It also affected the expression of upstream transcription factor AtSIZ1, AtCBFl, AtATR1/MYB34 and AtMYC2. In addition, the expression of AtNCED3 and AtCIPK20 genes related to AtATR1/MYB34 synthesis and signal transduction were significantly up-regulated in VaPAT1 transgenic lines, suggesting that VaPAT1 may be involved in ABA dependent stress response pathway.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(武漢植物園)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1610545