本文關(guān)鍵詞：枸杞LcMKK及LchERF基因的分離及抗逆功能分析

  更多相關(guān)文章： 枸杞 非生物脅迫 LcMKK LchERF 抗氧化 基因分離

【摘要】：干旱、鹽堿等逆境脅迫嚴重影響植物的生長發(fā)育。在長期的進化過程中,植物形成了一套主動的防御體系,能夠識別并傳遞逆境信號,啟動脅迫應(yīng)答基因的表達,以抵御不良環(huán)境的影響。MAPK級聯(lián)途徑在植物逆境信號傳導(dǎo)中起著重要作用。典型的MAPK級聯(lián)途徑包括MAPKKK、MAPKK和MAPK,通過依次磷酸化的方式傳遞環(huán)境信號。MAPKK是MAPK級聯(lián)途徑的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在信號傳導(dǎo)中發(fā)揮重要作用。目前為止,雖然已有研究對多種植物中的MAPKKs進行了功能鑒定,但其在MAPK級聯(lián)途徑中所發(fā)揮的重要作用仍有待進一步研究。為了研究MAPKK基因在植物中的抗逆分子機制,本研究利用3′-RACE技術(shù)首次在枸杞中分離到一個MAPKK基因,命名為LcMKK。qRT-PCR分析表明,PEG、NaCl和4℃處理均能誘導(dǎo)LcMKK的表達,表明LcMKK可能參與非生物脅迫應(yīng)答。為了進一步研究LcMKK在植物中的抗逆功能,本研究構(gòu)建了植物表達載體,并轉(zhuǎn)化了煙草。脫水處理后,轉(zhuǎn)基因煙草的失水率及電解質(zhì)滲出率顯著低于野生型煙草。干旱處理后,轉(zhuǎn)基因煙草的種子萌發(fā)率、植株存活率、葉綠素含量及抗氧化酶活性均顯著高于野生型煙草;而電解質(zhì)滲出率及活性氧積累量顯著低于野生型煙草;此外,轉(zhuǎn)基因煙草中脅迫應(yīng)答基因的表達量顯著升高,其中,轉(zhuǎn)基因煙草中NtERF2的表達量是野生型煙草中的2.6倍。以上結(jié)果表明LcMKK過表達增強了轉(zhuǎn)基因煙草的抗干旱能力,該基因在植物抗干旱領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。LcMKK過表達轉(zhuǎn)基因煙草中NtERF2的表達量顯著升高,表明LcMKK可能通過調(diào)控ERF轉(zhuǎn)錄因子增強植株的抗逆性能。鑒于此,本研究利用3′-RACE技術(shù)首次在枸杞中克隆了1個ERF基因,命名為LchERF。半定量RT-PCR分析表明,PEG、NaCl處理均能誘導(dǎo)LchERF的表達,表明LchERF可能參與干旱及鹽脅迫應(yīng)答。為了深入研究LchERF在植物抗逆中的功能,構(gòu)建了植物表達載體,并轉(zhuǎn)入煙草。鹽處理條件下,過表達LchERF轉(zhuǎn)基因煙草種子萌發(fā)率、植株存活率、葉綠素含量及滲透保護劑脯氨酸的含量顯著高于空載體轉(zhuǎn)基因煙草,而H2O2積累量顯著低于空載體轉(zhuǎn)基因煙草。以上結(jié)果表明LchERF能夠提高轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性,該基因在培育新型抗逆植物品種中具有重要應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：枸杞 非生物脅迫 LcMKK LchERF 抗氧化 基因分離
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文獻綜述11-30
• 1.1 非生物脅迫和生物脅迫11
• 1.2 非生物脅迫對植物生長發(fā)育的影響11-13
• 1.2.1 非生物脅迫對植物水分代謝的影響11-12
• 1.2.2 非生物脅迫對植物光合作用的影響12
• 1.2.3 非生物脅迫對植物呼吸作用的影響12
• 1.2.4 活性氧的傷害12-13
• 1.3 植物對非生物脅迫的適應(yīng)13-17
• 1.3.1 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)13
• 1.3.2 植物的生理生化反應(yīng)13-16
• 1.3.3 植物非生物脅迫應(yīng)答信號傳導(dǎo)途徑16-17
• 1.4 植物MAPK級聯(lián)途經(jīng)17-23
• 1.4.1 植物中MAPK級聯(lián)途徑的發(fā)現(xiàn)18
• 1.4.2 植物中的MAPKKKs18-19
• 1.4.3 植物中的MAPKKs19-20
• 1.4.4 植物中的MAPKs20
• 1.4.5 MAPK級聯(lián)途徑在植物非生物脅迫中的作用20-22
• 1.4.6 MAPK級聯(lián)途徑在植物生物脅迫中的作用22-23
• 1.4.7 MAPK級聯(lián)途徑與ROS23
• 1.4.8 MAPK級聯(lián)途徑與ERF轉(zhuǎn)錄因子23
• 1.5 植物ERF轉(zhuǎn)錄因子23-28
• 1.5.1 AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族的分類24
• 1.5.2 ERF轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征24-26
• 1.5.3 與ERF轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的順式作用元件26
• 1.5.4 誘導(dǎo)ERF轉(zhuǎn)錄因子表達的因素26-27
• 1.5.5 ERF轉(zhuǎn)錄因子在植物逆境脅迫應(yīng)答中的作用27-28
• 1.6 本研究的目的意義、研究內(nèi)容28-30
• 1.6.1 研究的目的意義28-29
• 1.6.2 研究內(nèi)容29-30
• 第二章 枸杞LcMKK基因的分離及功能分析30-80
• 2.1 實驗材料與實驗設(shè)備30-35
• 2.1.1 植物材料30
• 2.1.2 植物材料的培養(yǎng)與處理30-31
• 2.1.3 質(zhì)粒與菌株31
• 2.1.4 實驗所用培養(yǎng)基31
• 2.1.5 實驗所用的主要溶液31-33
• 2.1.6 實驗所用酶與各種生化試劑33
• 2.1.7 PCR引物33-34
• 2.1.8 主要實驗儀器設(shè)備34-35
• 2.2 實驗方法35-49
• 2.2.1 基本的分子生物學實驗35-41
• 2.2.2 LcMKK基因c DNA序列的獲得41
• 2.2.3 DNA序列測定41-42
• 2.2.4 植物表達載體pCAMBIA2300-LcMKK的構(gòu)建42
• 2.2.5 工程農(nóng)桿菌的制備42-43
• 2.2.6 煙草轉(zhuǎn)基因43-44
• 2.2.7 轉(zhuǎn)基因煙草的分子鑒定44
• 2.2.8 LcMKK基因的表達特性分析44-45
• 2.2.9 Real-time PCR分析45
• 2.2.10 生理指標測定45-49
• 2.3 結(jié)果與分析49-74
• 2.3.1 枸杞促有絲分裂原活化蛋白激酶激酶基因LcMKK的分離49-51
• 2.3.2 LcMKK基因的序列分析51-55
• 2.3.3 LcMKK基因在枸杞中的表達特性分析55-57
• 2.3.4 LcMKK轉(zhuǎn)基因煙草的獲得及鑒定57-61
• 2.3.5 過表達LcMKK增強轉(zhuǎn)基因煙草的抗脫水能力61-62
• 2.3.6 過表達LcMKK增強轉(zhuǎn)基因煙草的抗干旱能力62-68
• 2.3.7 過表達LcMKK提高了轉(zhuǎn)基因煙草的抗氧化能力68-70
• 2.3.8 過表達LcMKK增強了轉(zhuǎn)基因煙草的抗氧化酶活性70-71
• 2.3.9 過表達LcMKK提高了轉(zhuǎn)基因煙草中脅迫應(yīng)答基因的表達量71-74
• 2.4 討論74-78
• 2.5 小結(jié)78-80
• 第三章 枸杞LchERF基因的分離及功能分析80-110
• 3.1 實驗材料80-83
• 3.1.1 植物材料80
• 3.1.2 質(zhì)粒與菌株80
• 3.1.3 實驗所用培養(yǎng)基80-81
• 3.1.4 實驗所用主要溶液81-82
• 3.1.5 酶與各種生化試劑82-83
• 3.1.6 PCR引物83
• 3.2 實驗方法83-89
• 3.2.1 基本的分子生物學實驗83-85
• 3.2.2 LchERF基因c DNA序列的獲得85
• 3.2.3 DNA序列測定85
• 3.2.4 植物表達載體pCAMBIA2300-LchERF的構(gòu)建85-86
• 3.2.5 工程農(nóng)桿菌的制備86
• 3.2.6 煙草轉(zhuǎn)基因86
• 3.2.7 轉(zhuǎn)基因煙草的分子鑒定86
• 3.2.8 LchERF基因的表達特性分析86-87
• 3.2.9 高鹽處理87
• 3.2.10 種子萌發(fā)率測定87
• 3.2.11 根長測定87
• 3.2.12 葉綠素含量測定87
• 3.2.13 H_2O_2含量測定87-88
• 3.2.14 脯氨酸含量測定88-89
• 3.3 結(jié)果與分析89-107
• 3.3.1 枸杞ERF轉(zhuǎn)錄因子基因LchERF的分離89-91
• 3.3.2 LchERF基因序列及相關(guān)生物信息學分析91-95
• 3.3.3 LchERF基因在枸杞中的表達特性分析95-97
• 3.3.4 LchERF轉(zhuǎn)基因煙草的獲得及鑒定97-101
• 3.3.5 轉(zhuǎn)基因煙草的抗鹽性分析101-106
• 3.3.6 鹽脅迫條件下轉(zhuǎn)基因煙草中的生理指標測定106-107
• 3.4 討論107-109
• 3.5 小結(jié)109-110
• 第四章 結(jié)論與展望110-113
• 4.1 研究總結(jié)110-112
• 4.2 創(chuàng)新點112
• 4.3 展望112-113
• 參考文獻113-129
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明129-130
• 致謝130-131

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 ;Functions and Application of the AP2/ERF Transcription Factor Family in Crop Improvement[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年07期

2 ;A Novel Mitogen-Activated Protein Kinase Gene in Maize (Zea mays),ZmMPK3,is Involved in Response to Diverse Environmental Cues[J];Journal of Integrative Plant Biology;2010年05期

3 ;Expression of MaMAPK Gene in Seedlings of Malus L.under Water Stress[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;2006年04期

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本文編號：809731