本文關鍵詞：小麥F-box蛋白基因TaFBA1在植物耐鹽性中的功能分析　出處：《山東農(nóng)業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：土壤鹽漬化是一個世界性的生態(tài)問題。當前,全球鹽堿地面積已達9.5億公頃。高鹽嚴重影響植物的生長與產(chǎn)量。提高植物的抗鹽性是合理充分利用鹽堿地,保障糧食安全的重要舉措。SCF型的E3連接酶是泛素途徑的關鍵酶,參與多種高等植物的生理過程�，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)Skp1-Cullin-F-box(SCF)E3連接酶在植物對非生物脅迫的響應中起著重要作用。作為SCF型的E3連接酶的重要亞基,F-box蛋白在植物逆境耐性中同樣具有重要功能。本實驗室之前從小麥中克隆了F-box蛋白編碼的基因Ta FBA1。為了解小麥E3連接酶基因Ta FBA1在非生物脅迫下的功能,我們經(jīng)轉化獲得了過表達Ta FBA1的轉基因煙草。本研究分析了轉基因煙草的抗鹽性及其作用機制。主要結果如下:(1)采用多種方式,包括PCR檢測、Western blot以及E3活性水平,對過表達Ta FBA1轉基因煙草進行篩選鑒定,結果發(fā)現(xiàn)Ta FBA1在煙草中成功表達并提高了鹽脅迫下轉基因煙草的蛋白水平和E3連接酶活性。(2)用不同濃度的Na Cl,對不同生育期的轉基因煙草進行鹽脅迫處理,結果發(fā)現(xiàn),與野生型比較,過表達Ta FBA1的煙草在鹽脅迫下種子的萌發(fā)率高,幼根的伸長快。長期鹽脅迫下,轉基因植株生物量積累明顯較WT多。與此同時,鹽脅迫條件下成苗轉基因煙草的光合作用能力強。表明過量表達小麥Ta FBA1基因提高了轉基因煙草的耐鹽性。(3)從生理生化和分子水平分析了過表達Ta FBA1基因提高了轉基因煙草的耐鹽性的機制。結果發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下,與野生型相比,Ta FBA1過表達轉基因煙草具有較高的抗氧化能力。轉基因煙草中H2O2含量以及O2·-產(chǎn)生速率均低于野生型;轉基因煙草中MDA含量以及電解質外滲速率也低于野生型,說明轉基因煙草的膜相對穩(wěn)定,膜脂過氧化程度降低。轉基因株系鹽脅迫下的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)的活性高于野生型。說明轉基因煙草抗鹽性的提高可能與抗氧化能力提高有關。(4)分析了轉基因煙草根、葉細胞的Na+、K+離子積累以及離子流動狀況。結果表明,鹽脅迫下,轉基因株系的Na+含量較WT低,而K+含量較WT高,進而導致轉基因煙草的Na+/K+較WT低。檢測了10min內細胞Na+和K+動態(tài)流動,發(fā)現(xiàn)轉基因煙草促進Na+外流和對K+的吸收。這與低Na+和高K+離子含量相對應。(5)鹽脅迫下,轉基因植株質膜上H+-ATPase的活性高于WT,這有助于提高鹽脅迫下Na+的外排速率,減少Na+在植物體內的積累。液泡膜上V-ATPase和PPase的活性也高于WT,這有利于Na+在細胞內的區(qū)域化。這些結果表明,轉基因煙草抗鹽性的提高可能與離子的區(qū)域化有關。(6)進一步分析了轉基因煙草鹽脅迫相關基因的表達,包括Na+逆向轉運基因(Nt HKT521、Nt HKT555和Nt HKT586)、應激防御蛋白(Nt ERD10C和Nt ERD10D)和抗氧化相關基因(Nt POD和Nt SOD)。這些基因在鹽脅迫下均上調表達。(7)利用擬南芥同源基因突變體atfbw2-4,研究了Ta FBA1同源基因突變對鹽脅迫耐性的影響。當用200m M Na Cl處理后,擬南芥植株的生長和生物量都被抑制,葉片變黃,但這種表型的變化在突變體atfbw2-4中更加嚴重。證明在擬南芥中,Ta FBA1同源基因突變導致植株對鹽脅迫的敏感性增強。以上結果表明,小麥F-box蛋白基因Ta FBA1在植物的鹽脅迫耐性中具有重要作用。過表達Ta FBA1基因提高了轉基因煙草的耐鹽性。突變Ta FBA1同源基因增強了擬南芥突變體的鹽敏感型。過表達Ta FBA1基因提高轉基因煙草耐鹽性的機制可能抗氧化能力的提高和Na+/K+離子的區(qū)域化有關。
【學位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q943.2;S512.1

【參考文獻】

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