發(fā)布時間：2021-08-18 07:00

　　棉花是世界上最重要的經(jīng)濟作物之一,但隨著全球生態(tài)環(huán)境的日益惡化,干旱、鹽漬、低溫等非生物脅迫常常對棉花生產造成重大損失,是限制棉花產量增加的主要環(huán)境因素。為解決這一農業(yè)問題,通過基因工程手段,發(fā)掘棉花抗逆相關的重要功能基因,并將這些基因導入植物基因組,進而獲得抗逆新品種,是應對逆境脅迫,提高棉花產量的最為有效途徑之一。研究表明,過量表達特定的脅迫應答轉錄因子,可以調控下游多個抗逆功能基因的表達,對于提高作物抗逆性具有重要作用。DREB/CBF （Dehydration Responsive Element Binding Protein/C-repeat Binding Factor）是一類重要的植物轉錄因子,在植物響應逆境脅迫應答以及抗逆過程中扮演重要角色。與擬南芥和水稻等傳統(tǒng)模式植物相比,棉花抗逆性轉錄因子的鑒定和抗逆機制的研究還比較少。因此,篩選和鑒定棉花抗逆相關的DREB/CBF基因,分析揭示其抗逆分子機制,通過基因工程手段來改良提高棉花的抗逆性,對于我國棉花生產具有重要意義。本文運用生物信息學方法對棉花DREB/CBF基因進行篩選鑒定,分析這些基因的結構特點、進化關系以及干旱... 

【文章來源】：華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 植物抗逆的機制
        1.1.1 鹽和干旱脅迫對植物的危害
        1.1.2 植物適應鹽和干旱脅迫的生理機制
        1.1.3 植物對干旱和鹽脅迫的信號應答機制
    1.2 植物非生物脅迫轉錄因子DREB/CBF的研究進展
        1.2.1 植物AP2/ERF轉錄因子家族
        1.2.2 植物DREB/CBF轉錄因子的結構特征
        1.2.3 植物DREB/CBF轉錄因子基因的生物學功能
        1.2.4 植物DREB/CBF轉錄因子基因的表達調控
        1.2.5 DREB/CBF轉錄因子在植物抗逆工程中的應用
    1.3 棉花DREB/CBF基因的研究進展
    1.4 立題依據(jù)及研究意義
第二章 棉花CBF基因篩選鑒定和表達分析
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 工具酶
        2.1.3 常用的化學試劑
        2.1.4 常用儲液和緩沖液
        2.1.5 MS培養(yǎng)基
        2.1.6 PCR擴增引物及試劑
    2.2 實驗器材
    2.3 實驗方法
        2.3.1 GhCBF基因的電子克隆及生物信息學分析
        2.3.2 GhCBF基因的序列分析
        2.3.3 棉花無菌苗的培養(yǎng)及材料的收取
        2.3.4 棉花總RNA提取、純化以及逆轉錄反應
        2.3.5 實時定量RT-PCR分析
    2.4 實驗結果
        2.4.1 GhCBF基因篩選鑒定
        2.4.2 GhCBF基因的進化樹分析
        2.4.3 GhCBF基因的鑒定和序列分析
        2.4.4 GhCBF基因在冷脅迫條件下的表達分析
        2.4.5 GhCBF基因在干旱脅迫條件下的表達分析
        2.4.6 GhCBF基因在鹽脅迫條件下的表達分析
        2.4.7 GhCBF基因在各組織中的表達分析
    2.5 討論
第三章 棉花GHCBF3基因分離鑒定和表達分析
    3.1 實驗材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 菌株和載體
        3.1.3 工具酶
        3.1.4 常用的化學試劑和試劑盒
        3.1.5 常用儲液和緩沖液
        3.1.6 培養(yǎng)基
        3.1.7 棉花基因組DNA提取試劑
        3.1.8 PCR擴增引物及試劑
        3.1.9 DNA測序
    3.2 實驗器材
    3.3 實驗方法
        3.3.1 DNA及蛋白質序列分析
        3.3.2 棉花無菌苗的培養(yǎng)及材料的收取
        3.3.3 棉花基因組DNA的提取
        3.3.4 擬南芥的培養(yǎng)
        3.3.5 棉花和擬南芥總RNA提取、純化以及逆轉錄反應
        3.3.6 實時定量RT-PCR分析
        3.3.7 GhCBF3基因全長序列的克隆
        3.3.8 GhCBF3：eGFP載體構建和亞細胞定位分析
        3.3.9 GhCBF3基因啟動子全長序列的克隆
        3.3.10 GhCBF3基因自激活檢測
    3.4 實驗結果
        3.4.1 GhCBF3基因的分離、鑒定和序列分析
        3.4.2 GhCBF3基因的進化樹分析
        3.4.3 GhCBF3基因在棉花各組織中的表達分析
        3.4.4 GhCBF3基因受鹽、干旱和ABA的誘導表達
        3.4.5 GhCBF3蛋白的亞細胞定位分析
        3.4.6 GhCBF3自激活分析
        3.4.7 GhCBF3基因啟動子受鹽和干旱脅迫誘導
    3.5 討論
第四章 棉花GHCBF3基因的抗逆功能分析
    4.1 實驗材料
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 菌株和載體
        4.1.3 工具酶
        4.1.4 常用的化學試劑
        4.1.5 常用儲液和緩沖液
        4.1.6 培養(yǎng)基
        4.1.7 PCR擴增引物、試劑
    4.2 實驗器材
    4.3 實驗方法
        4.3.1 擬南芥的培養(yǎng)
        4.3.2 GhCBF3過量表達載體的構建
        4.3.3 過量表達GhCBF3基因擬南芥的轉化和陽性苗PCR檢測
        4.3.4 過量表達GhCBF3基因擬南芥RNA水平檢測表達量
        4.3.5 擬南芥的非生物脅迫處理方法
        4.3.6 擬南芥生理指標測定方法
        4.3.7 擬南芥氣孔導度測定方法
        4.3.8 qRT-PCR分析ABA相關基因的表達
    4.4 實驗結果
        4.4.1 gDNA和RNA水平檢測轉基因擬南芥中GhCBF3基因的表達
        4.4.2 過量表達GhCBF3基因提高轉基因擬南芥耐鹽性分析
        4.4.3 過量表達GhCBF3基因提高轉基因擬南芥抗旱性
        4.4.4 過量表達GhCBF3基因提高轉基因擬南芥對ABA的敏感性
        4.4.5 過量表達GhCBF3基因對擬南芥ABA和抗性相關基因的表達分析
    4.5 討論
第五章 棉花GHCBF2基因的克隆、鑒定和抗逆功能分析
    5.1 實驗材料
        5.1.1 植物材料
        5.1.2 菌株載體和工具酶
        5.1.3 常用的化學試劑
        5.1.4 常用儲液、緩沖液和培養(yǎng)基
        5.1.5 PCR擴增引物、試劑
    5.2 實驗方法
        5.2.1 GhCBF2過量表達載體的構建
        5.2.2 過量表達GhCBF2基因擬南芥的轉化和陽性苗PCR檢測
        5.2.3 擬南芥的非生物脅迫處理方法
        5.2.4 擬南芥生理指標測定方法
        5.2.5 qRT-PCR分析ABA相關基因的表達
    5.3 實驗結果
        5.3.1 GhCBF2基因的誘導表達分析
        5.3.2 GhCBF2基因的克隆
        5.3.3 GhCBF2基因鑒定和序列分析
        5.3.4 GhCBF2進化樹分析
        5.3.5 GhCBF2基因的組織表達分析
        5.3.6 GhCBF2蛋白亞細胞定位分析
        5.3.7 過量表達GhCBF2基因擬南芥陽性苗gDNA和RNA水平檢測
        5.3.8 過量表達GhCBF2基因提高逆境條件下擬南芥種子萌發(fā)率
        5.3.9 過量表達GhCBF2基因提高擬南芥幼苗抗逆性
        5.3.10 過量表達GhCBF2基因提高擬南芥抗逆性
        5.3.11 過量表達GhCBF2基因抗性生理指標測定
        5.3.12 過量表達GhCBF2基因擬南芥抗逆相關基因的表達分析
    5.4 討論
結論
本論文的主要創(chuàng)新點
參考文獻
附錄
博士期間撰寫和發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Improved salt tolerance of Populus davidiana × P. bolleana overexpressed LEA from Tamarix androssowii[J]. Yanshuang Sun,Su Chen,Haijiao Huang,Jing Jiang,Shuang Bai,Guifeng Liu.  Journal of Forestry Research. 2014(04)
[2]DREB/CBF基因響應植物抗冷途徑的研究進展[J]. 劉杰,馬欣,董鳳麗,周蘊薇.  林業(yè)科技. 2013(03)
[3]藜CaMAPKK2的表達分析及鹽脅迫信號通路互作組分的篩選[J]. 陳莎莎,賀轉轉,姜生秀,李曉榮,邢佳佳,呂秀云,蘭海燕.  中國農業(yè)科學. 2013(05)
[4]鹽生植物耐鹽分子機制的研究進展[J]. 付暢,孫玉剛,傅桂榮.  生物技術通報. 2013(01)
[5]PYR/PYL/RCAR蛋白介導植物ABA的信號轉導[J]. 胡帥,王芳展,劉振寧,劉亞培,余小林.  遺傳. 2012(05)
[6]Functions and Application of the AP2/ERF Transcription Factor Family in Crop Improvement[J]. Zhao-Shi Xu,Ming Chen,Lian-Cheng Li and You-Zhi Ma~* National Key Facility of Crop Gene Resources and Genetic Improvement(NFCRI),Key Laboratory of Crop Genetics and Breeding,Ministry of Agriculture,Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agriculture Sciences(CAAS),Beijing 100081,China.  Journal of Integrative Plant Biology. 2011(07)
[7]植物對鹽脅迫響應的信號轉導途徑[J]. 陳莎莎,蘭海燕.  植物生理學報. 2011(02)
[8]鹽脅迫下不同基因型冬小麥滲透及離子的毒害效應[J]. 徐猛,馬巧榮,張繼濤,王林權.  生態(tài)學報. 2011(03)
[9]滲透脅迫對植物抗氧化酶影響的研究進展[J]. 褚妍,任菲,趙貴林,胡國霞,陳強,李雪梅.  安徽農業(yè)科學. 2011(03)
[10]植物非生物逆境脅迫DREB/CBF轉錄因子的研究進展[J]. 李科友,朱海蘭.  林業(yè)科學. 2011(01)

博士論文
[1]擬南芥chyB和DREB2A基因對轉基因煙草抗逆的研究[D]. 趙清.天津大學 2013
[2]油菜抗逆相關基因的鑒定和功能研究[D]. 陳良.華中師范大學 2011
[3]棉花14-3-3蛋白在纖維發(fā)育中的功能表達和相互作用研究[D]. 張則婷.華中師范大學 2010
[4]SeNHX1耐鹽分子機制與耐鹽洋桔梗培育[D]. 楊小玲.天津大學 2010

碩士論文
[1]白菜蛋白磷酸酶2C基因BcABI1的分離與表達分析[D]. 胡帥.浙江大學 2012
[2]亞洲棉GaP5CS與GaTPS基因的克隆與功能鑒定[D]. 陳亞娟.中國農業(yè)科學院 2009



本文編號：3349428