本文選題：新疆野蘋果 + 干旱脅迫　； 參考：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：作物在生命周期中經(jīng)常會(huì)遭受干旱、高鹽、極端溫度等非生物脅迫,嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。DREB(dehydration responsive element binding)類轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)特異結(jié)合DRE元件,調(diào)控下游靶基因,在植物逆境應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。目前對(duì)此類轉(zhuǎn)錄因子的研究主要集中在A-1、A-2和A-5亞組,但對(duì)A-6亞組卻知之甚少。本研究以國(guó)內(nèi)常用蘋果砧木中抗旱能力最強(qiáng)之一的新疆野蘋果(Malus sieversii Roem.)為試材,分離得到一個(gè)DREBA6同源基因MsDREB6.2,并對(duì)其在干旱脅迫應(yīng)答中的功能和作用機(jī)制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。主要結(jié)果如下：1.本研究從新疆野蘋果中克隆得到10個(gè)DREBA-6基因,選擇干旱響應(yīng)最強(qiáng)烈的MsDREB6.2作為候選基因,研究其功能。MsDREB6.2在幼根中表達(dá)水平最高,在成熟根中次之。MsDREB6.2的表達(dá)還被高鹽脅迫誘導(dǎo)。MsDREB6.2轉(zhuǎn)錄因子定位在細(xì)胞核,具有酵母自激活活性。2.本試驗(yàn)構(gòu)建了過(guò)表達(dá)和嵌合抑制子沉默(CRES-T)載體,利用葉盤法轉(zhuǎn)化抗旱性較弱的蘋果砧木M26。過(guò)表達(dá)MsDREB6.2促進(jìn)根系生長(zhǎng)但抑制地上部生長(zhǎng),與典型的細(xì)胞分裂素(CK)缺陷植株表型一致。相反,CRES-T沉默MsDREB6.2可在一定程度減輕對(duì)地上部的抑制作用,但抑制根系生長(zhǎng)。HPLC分析表明,過(guò)表達(dá)和沉默植株根系中CK濃分別顯著低于和高于對(duì)照植株。過(guò)表達(dá)和沉默植株中CK降解基因。MdCKX4a的表達(dá)分別顯著上調(diào)和下調(diào),而CK合成基因MdTPTs的表達(dá)差異不顯著。凝膠阻滯(EMSA)和染色質(zhì)免疫共沉淀(ChIP)結(jié)果表明MsDREB6.2可分別在體外和體內(nèi)特異結(jié)合MdCKX4a啟動(dòng)子區(qū)的DRE元件。上述結(jié)果表明,MsDREB6.2通過(guò)直接調(diào)控MdCKX4a的表達(dá),降低植株根系CK濃度,促進(jìn)根系生長(zhǎng)。3.干旱處理發(fā)現(xiàn),過(guò)表達(dá)MsDREB6.2顯著提高轉(zhuǎn)基因M26植株的抗旱性。相反,CRES-T沉默MsDREB6.2顯著降低轉(zhuǎn)基因M26植株的抗旱性。干旱脅迫下,過(guò)表達(dá)和沉默株系葉片的氣孔開度分別顯著低于和高于對(duì)照植株。同時(shí),操控MsDREB6.2的表達(dá)可以影響一系列CK信號(hào)基因表達(dá)。外源噴施BA處理后,所有植株的氣孔開度均增加,而相關(guān)CK信號(hào)基因(MdHK2、MdHK3a和MdHK4a)的表達(dá)也顯著上調(diào),說(shuō)明CK信號(hào)基因可能參與MsDREB6.2介導(dǎo)的氣孔開度調(diào)控。4.干旱脅迫下,過(guò)表達(dá)和沉默轉(zhuǎn)基因M26植株的根系導(dǎo)水力(L0)分別顯著高于和低于對(duì)照植株。對(duì)轉(zhuǎn)基因和對(duì)照植株根系中水通道蛋白基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),MsDREB6.2正調(diào)控MdPIPl;3和Mdγ-TIP的表達(dá)。EMSA結(jié)果顯示MsDREB6.2可與MdPIP1:3和Mdγ-TIP啟動(dòng)子區(qū)的DRE元件在體外特異結(jié)合。HgCl2處理和DTT恢復(fù)試驗(yàn)進(jìn)一步表明水通道蛋白參與了MsDREB6.2介導(dǎo)的干旱脅迫下蘋果根系L0的提高。綜上所述,本研究證明MsDREB6.2正調(diào)控蘋果干旱脅迫響應(yīng)。MsDREB6.2通過(guò)上調(diào)MdCKX4a的表達(dá),降低蘋果根系CK濃度,促進(jìn)根系生長(zhǎng)。一方面,MsDREB6.2上調(diào)MdPIP1;3和Mdγ-TIP的表達(dá),增加水通道蛋白活性。根系表面積和水通道蛋白活性的增加提高植株L0,有利于植株在干旱脅迫下對(duì)水分的吸收。另一方面,CK濃度的降低導(dǎo)致CK信號(hào)基因的表達(dá)下調(diào),引起氣孔開度變小,使植株在干旱脅迫條件下保持較高的葉片相對(duì)含水量,進(jìn)而提高植株的抗旱性。
[Abstract]:DREB ( dehydration responsive element binding ) transcription factor plays an important role in plant adversity response . The results showed that the expression of MdCKX4a was significantly lower than that of control plants . The results showed that the expression of MdCKX4a was significantly lower than that of control plants .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S661.1

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本文編號(hào)：1993545