發(fā)布時間：2018-04-08 10:40

  本文選題：ZmCIPK9　切入點(diǎn)：鉀離子信號傳導(dǎo)　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：植物在遭受外界環(huán)境脅迫侵害時,體內(nèi)細(xì)胞中的鈣離子濃度發(fā)生迅速變化,引發(fā)植物對外界環(huán)境的快速響應(yīng)。植物CBL/CIPK信號通路在鈣離子信號傳遞過程中起著重要作用。CBLs在接收植物細(xì)胞產(chǎn)生的鈣離子信號后,通過激活下游CIPKs的激酶活性實(shí)現(xiàn)鈣離子信號的傳遞。近年來在擬南芥和水稻等物種中均發(fā)現(xiàn)了在植物逆境應(yīng)答中起重要作用的CIPK及CBL家族成員,而對玉米CBL/CIPK信號通路的研究還有待深入。本實(shí)驗(yàn)室在之前的研究中發(fā)現(xiàn)玉米基因組中含有40多個CIPK及10個CBL家族成員,其中許多基因都受到多種逆境脅迫條件的誘導(dǎo)表達(dá),這暗示著玉米CIPKs及CBLs在玉米逆境應(yīng)答中具有重要作用。在此基礎(chǔ)上,本文對其中兩個基因進(jìn)行了非生物脅迫應(yīng)答方面的功能研究。首先,本實(shí)驗(yàn)室在前期研究中發(fā)現(xiàn)一個在干旱處理?xiàng)l件下明顯上調(diào)表達(dá)的玉米CIPK基因ZmCIPK9。本人碩士階段的工作顯示,該基因的過量表達(dá)可以互補(bǔ)擬南芥Atcipk23突變體的低鉀敏感表型。在本研究中,對該基因表達(dá)模式的分析表明該基因受到低鉀、ABA, NaC1、脫水、低溫及高溫脅迫條件的誘導(dǎo)表達(dá)。Real-time PCR結(jié)果顯示ZmCIPK9在玉米的各個組織中均有表達(dá),且在雌穗中的表達(dá)量最高。通過酵母雙雜交及BiFC實(shí)驗(yàn),找到了與ZmCIPK9相互作用的3個玉米CBL蛋白,分別是ZmCBLl,ZmCBL4及ZmCBL9;且ZmCIPK9與該3個ZmCBLs蛋白互作后形成的復(fù)合體定位于細(xì)胞質(zhì)膜。對ZmCIPK9互補(bǔ)Atcipk23突變體轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行鉀離子含量及鉀離子吸收的測定,結(jié)果顯示,ZmCIPK9的過量表達(dá)提高了Atcipk23突變體的鉀離子吸收能力,表明ZmCIPK9可能參與調(diào)節(jié)玉米的鉀離子信號傳導(dǎo)。為了進(jìn)一步研究ZmCIPK9參與的信號通路,通過酵母雙雜篩選ZmCIPK9可能的下游靶基因,結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZmCIPK9可以與玉米Shaker鉀離子通道蛋白ZORK的胞質(zhì)區(qū)互作。以上實(shí)驗(yàn)表明ZmCIPK9是玉米鉀離子信號傳導(dǎo)通路中的重要成員。另外,本研究通過進(jìn)化分析克隆到了擬南芥CBL8的同源基因ZmCBL8,序列分析表明ZmCBL8與擬南芥CBL8及CBL4的序列一致性較高。表達(dá)模式分析顯示ZmCBL8可能參與玉米逆境脅迫應(yīng)答。該基因在ABA, NaCl、低溫及高溫條件下表達(dá)量明顯下調(diào)。通過酵母雙雜實(shí)驗(yàn)篩選到3個與ZmCBL8互作的玉米CIPK基因。亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ZmCBL8在細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中均有表達(dá)。將該基因在擬南芥中過表達(dá)后發(fā)現(xiàn),與野生型相比,ZmCBL8轉(zhuǎn)基因株系表現(xiàn)出ABA不敏感表型,具體表現(xiàn)為轉(zhuǎn)基因株系在ABA處理?xiàng)l件下綠苗率,生物量及根長方面明顯高于野生型。為了進(jìn)一步研究ZmCBL8可能的作用機(jī)制,運(yùn)用實(shí)時熒光定量PCR的方法對ZmCBL8轉(zhuǎn)基因株系中ABA信號通路及ABA合成代謝中重要基因的表達(dá)量進(jìn)行分析,結(jié)果顯示ZmCBL8過表達(dá)株系的ABA不敏感表型可能主要是由于該基因的表達(dá)提高了轉(zhuǎn)基因株系體內(nèi)的ABA降解能力,同時對ABA的內(nèi)源合成基因也造成了一定的影響;而在ABA上游信號通路方面并沒有明顯的作用。通過上述實(shí)驗(yàn),初步推斷ZmCBL8參與調(diào)控ABA的合成及代謝,在玉米逆境應(yīng)答中起負(fù)調(diào)控作用。本研究發(fā)現(xiàn)了參與玉米鉀離子信號傳導(dǎo)的玉米CIPK基因及負(fù)調(diào)控玉米逆境脅迫應(yīng)答的CBL基因,這些結(jié)果為解析玉米CBL/CIPK信號網(wǎng)絡(luò)提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
[Abstract]:In this study , we found that there were more than 40 CIPK genes in maize genome .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1721250