小麥（Triticum aestivum L.）是我國最重要的三大糧食作物之一,同時也是人類重要的蛋白質食物來源,約占世界主食的35%。然而,由于全球氣候變暖,水資源短缺已是全球性危機,干旱成為限制世界糧食生產(chǎn)的最主要因素。因此,解析植物耐旱機理對保障糧食供給具有重要意義。擴展蛋白是一種能夠調節(jié)細胞壁松弛和細胞延伸生長的細胞壁蛋白,研究發(fā)現(xiàn)其參與植物生長發(fā)育和逆境響應等過程。實驗室前期從小麥品種‘旱豐9703’中克隆得到一個擴展蛋白基因TaEXPA2,并異源轉化模式植物煙草和擬南芥。為了更深入地研究TaEXPA2在小麥干旱脅迫耐性中的功能,本研究將該基因同源轉化小麥,獲得過表達和沉默TaEXPA2的轉基因小麥植株,分析了TaEXPA2在小麥干旱脅迫耐性中的功能并探討了該基因參與小麥耐旱性調控的機制。主要結果如下:（1）采用基因組PCR、熒光定量PCR和Western Blot的方法,對TaEXPA2轉基因小麥進行篩選鑒定,最終選取兩個過表達株系（TaEXPA2-OE-2和TaEXPA2-OE-7）和兩個沉默株系（TaEXPA2-RNAi-1和TaEXPA2-RNAi-5）用于后續(xù)研究。... 

【文章來源】：山東農業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

擴展蛋白的貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹（Hanetal.,2019）

山東農業(yè)大學碩士學位論文13擴展蛋白是一種不具有蛋白水解酶活性的細胞壁松弛蛋白，由于細胞壁蛋白分離技術的限制，其具體作用機制還不是很清楚。Sampedro等提出了一種關于擴展蛋白作用模式的假說（圖1-3），認為擴展蛋白的C端多糖結合結構域能夠與細胞壁的纖維素微纖絲結合，并沿其表面滑動。同時，擴展蛋白N端的催化結構域打斷細胞壁多糖之間的非共價鍵，從而使細胞壁結構松弛、延伸（常麗，2016；SampedroandCosgrove,2005）。圖1-3擴展蛋白松弛細胞壁的簡化模型（SampedroandCosgrove,2005）Fig.1-3Asimplifiedmodeloftheplantcellwallanditslooseningbyexpansins(SampedroandCosgrove,2005).1.5擴展蛋白對干旱脅迫的響應擴展蛋白參與植物對干旱脅迫的響應已有越來越多的報道。干旱等其它滲透脅迫會引起細胞壁中的伸展蛋白等糖蛋白與酚醛樹脂發(fā)生交聯(lián)，進而導致細胞壁硬化。同時，干旱會誘導擴展蛋白基因的表達，對于細胞壁的重塑起關鍵作用（朱健康和倪建平，2016；Tenhaken,2014）。在煙草中過表達擴展蛋白基因EXPA4能夠使轉基因植株在干旱脅迫下受到的細胞損傷降低，鮮重升高，滲透調節(jié)物質脯氨酸和可溶性糖的含量升高，以及部分與干旱相關的基因的表達量升高，提高轉基因煙草抵抗干旱的能力；而利用

擴展蛋白基因TaEXPA2在小麥耐旱性中的功能分析36圖3-1TaEXPA2轉基因小麥的分子鑒定（A，B）TaEXPA2過表達（pC110-TaEXPA2）和RNAi介導的沉默（pC336-TaEXPA2）載體結構示意圖；（C，D）瓊脂糖凝膠電泳法鑒定TaEXPA2轉基因植株；（E，F(xiàn)）qRT-PCR法鑒定TaEXPA2在TaEXPA2-OE和TaEXPA2-RNAi植株中的表達量；（G）Westernblot法鑒定TaEXPA2蛋白在TaEXPA2-OE和TaEXPA2-RNAi植株中的表達量。Fig.3-1MolecularidentificationofTaEXPA2transgenicwheatlines(A,B)SchematicdiagramsofconstructsusedfortheTaEXPA2overexpression(pC110-TaEXPA2)andRNAi-mediatedknockdown(pC336-TaEXPA2).(C,D)IdentificationofTaEXPA2transgenicwheatbyagarosegelelectrophoresis.(E,F)TheexpressionlevelsofTaEXPA2inTaEXPA2-OEandTaEXPA2-RNAilinesbyqRT-PCR.(G)WesternblotassayofTaEXPA2abundanceinTaEXPA2-OEandTaEXPA2-RNAilines.3.2TaEXPA2轉基因小麥幼苗期的耐旱性分析植物在不同生育期的耐旱性有差異。首先，我們分析了TaEXPA2轉基因小麥在幼苗期的耐旱性。將萌發(fā)后正常生長7天的轉基因小麥幼苗停止?jié)菜瑢φ战M每3天澆200mL水。14天之后，自然干旱組的WT與轉基因植株明顯萎焉并且存在明顯差異（圖3-2B）。與WT植株相比，TaEXPA2過表達轉基因小麥的長勢好于WT，好于TaEXPA2沉默植株；而正常澆水條件下的WT與轉基因植株之間長勢不存在明顯差異（圖3-2A）。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國植物應答環(huán)境變化研究的過去與未來[J]. 楊淑華,鞏志忠,郭巖,龔繼明,鄭紹建,林榮呈,楊洪全,毛龍,秦峰,羅利軍,張?zhí)煺?儲成才,賴錦盛,晁代印,關雪瑩,彭佳師,黃朝峰,蔣才富,王瑜,楊永青,施怡婷,丁楊林,馬亮,種康.  中國科學:生命科學. 2019(11)
[2]植物非生物脅迫信號轉導及應答[J]. 朱健康,倪建平.  中國稻米. 2016(06)
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博士論文
[1]小麥響應干旱脅迫的LEA蛋白組學分析及功能研究[D]. 李娜.西北農林科技大學 2019
[2]玉米轉錄因子ZmbZIP4功能的研究[D]. 馬海珍.山東大學 2018
[3]小麥E3泛素連接酶TaSAP5的功能鑒定及調控途徑解析[D]. 張寧.中國農業(yè)大學 2017
[4]擬南芥轉錄因子TGA7參與植物響應干旱脅迫的機制研究[D]. 吳娟娟.中國農業(yè)大學 2014
[5]小麥擴展蛋白基因TaEXPB23的功能分析[D]. 韓陽陽.山東農業(yè)大學 2014
[6]小麥干旱脅迫響應與LEA蛋白的蛋白質組學研究[D]. 張紅梅.西北農林科技大學 2014

碩士論文
[1]TaNF-Y1和TaNF-Y2轉基因小麥的抗旱性鑒定[D]. 孫希媛.西北農林科技大學 2017
[2]陸地棉expansin-like基因GhEXLB2在棉花抗旱中的功能研究[D]. 常麗.華中農業(yè)大學 2016
[3]北京地區(qū)部分景天屬植物抗旱性及園林應用研究[D]. 馮黎.北京林業(yè)大學 2015



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