小麦TaGF14b和二穗短柄草BdGF14a基因的抗逆功能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ITlogileon
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
恶劣的环境包括干旱、高盐、极端温度等会妨碍植物正常生长发育,造成农作物减产。发掘抗逆相关基因并解析其作用机制,对改良植物性状,尤其是农作物的抗逆特性和遗传育种具有重要意义。14-3-3,作为一类重要的接头蛋白,在调节植物生长发育以及对非生物逆境胁迫应答过程的报道越来越多,但在小麦(Triticum aestivum L.)和新型温带禾本科模式植物二穗短柄草(Brachypodium distachyon L.)中有关14-3-3功能研究还鲜有报道。本研究中,我们首先以模式小麦中国春为研究对象,对其14-3-3家族成员进行了鉴定和分析,并在此基础上选择了TaGF14b,对其抗逆功能进行进一步研究。随后我们对TaGF14b在二穗短柄草中的同源基因BdGF14a也进行了功能研究。主要研究结果如下:(1)在小麦基因组中鉴定获得了1条ε类和12条非ε类14-3-3家族成员。Ta14-3-3家族成员间具有高度同源性,表明小麦14-3-3家族在进化中比较保守。表达谱分析显示,小麦不同14-3-3s基因具有不同的非生物逆境和信号分子响应模式,表明Ta14-3-3s家族成员可能参与不同的非生物逆境胁迫和信号通路。(2)TaGF14b的转录表达分析:TaGF14b在小麦各组织器官中均有表达,TaGF14b基因响应H2O2、ABA以及PEG6000和氯化钠等胁迫处理,并且在根中的上调表达比叶中更明显。在PEG6000/氯化钠+DPI(H2O2清除剂)/弗啶酮(ABA合成抑制剂)处理下,TaGF14b的上调表达受到抑制,表明TaGF14b基因对干旱和盐胁迫的响应与ABA和H2O2信号途径有关。(3)异源表达TaGF14b提高转基因烟草对干旱和盐的耐受性:经过干旱和氯化钠处理,TaGF14b转基因株系的根比野生型对照植株更长,生长状态更好,相对水含量、存活率、光合速率和水分利用率也明显优于对照植株。进一步分析表明,TaGF14b通过增强ROS清除系统,缓解ROS毒害,减少了干旱和盐胁迫造成的细胞氧化损伤。此外,TaGF14b通过增强水分保持能力和增加渗透调节物质的积累,提高转基因材料对盐和干旱引发渗透胁迫的耐受性。TaGF14b加快ABA处理下转基因烟草气孔的关闭,非生物逆境处理下TaGF14b转基因烟草ABA含量显著高于对照,ABA合成关键基因及信号通路相关基因的表达上调;在ABA抑制剂氯化钠和甘露醇处理下,TaGF14b转基因株系主根伸长的表型和ROS-清除系统基因的上调表达趋势消失,说明ABA信号通路在TaGF14b增强转基因株系对非生物逆境胁迫的抗性方面发挥重要作用。以上结果表明,TaGF14b通过调节ABA信号途径依赖的一系列生理生化过程提高了植物对干旱和高盐的耐受性。(4)Bradi1g11290.1是TaGF14b在二穗短柄草中的一个同源基因,因其与Hv GF14a高达99%的相似性,我们将其命名为BdGF14a。氯化钠,H2O2和ABA处理均可使BdGF14a基因上调表达。(5)BdGF14a转基因烟草具有抗旱和抗盐表型。在干旱和高盐处理下,BdGF14a转基因烟草表现出更好的生长状态,更长的主根,更高的存活率。BdGF14a转基因烟草在干旱和盐处理下有更高的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的酶活力,羟自由基清除能力(D),总抗氧化能力(T-AOC),ROS-清除系统相关基因(Nt CAT,Nt SOD,Nt POX2,Nt GST,Nt APX,Nt RBOHF和Nt RBOHD)表达显著上调,H2O2、丙二醛(MDA)含量和离子渗漏显著低于对照。在甲基紫精处理下,BdGF14a转基因烟草的叶绿素含量也高于对照植株,表明BdGF14a可以通过提高抗氧化酶系统的活力,减少非生物逆境胁迫引起的氧化损伤,增强对干旱和盐胁迫的抗性。BdGF14a还通过调节渗透物质(脯氨酸和可溶性糖)的积累和离子转运相关基因的表达,维持胞内的离子平衡和膜系统的稳定性,增强对非生物逆境胁迫的耐受性。在ABA处理下,BdGF14a转基因株系的叶片气孔闭合加快,主根显著比对照株系短;并且在同时添加有ABA抑制剂(钨酸钠,Tu)的氯化钠或甘露醇处理下,BdGF14a转基因株系主根伸长的表型和胁迫相关基因的上调表达都受到抑制。非生物逆境处理下,ABA合成关键基因和ABA信号通路相关基因的表达上调。这些研究结果表明BdGF14a增强转基因烟草对干旱和盐胁迫的耐受性与ABA信号通路相关。
其他文献
对老年性白内障的治疗,结合农村交通闭塞,经济文化落后,病人又不主动求医的特点,研究出适应农村特点的手术和非手术治疗法并不断改进,在初期、中期老年性白内障进行非手术治
在日常生活中,小儿惊吓的确是客观存在的.当外界强烈刺激突然发生时,使小儿尚未完善的中枢神经系统产生暂时性功能失调,以致精神方面出现一些异常症状.引起惊吓的常见原因有:
期刊
摘 要:随着社会和科学技术的快速发展,计算机科学与技术也在发生着翻天覆地的变化,如此大的变化势必会带来更大的挑战,我们一定要把握好计算机科学与技术的发展趋势,不断地完善和发展,才能使自身站在不败之地。本文结合作者阅读分析相关的文献资料,首先在整体宏观方面对计算机科学与技术发展进行了分析,然后就几个具体的方面进一步阐述计算机科学与技术的发展趋势,对于把握计算机科学与技术的发展脉搏具有一定的借鉴意义。
"纳米"一词,在最近的媒体报道中频频出现.随着科学技术的不断发展,纳米技术正在悄悄地渗透到人们生活的各个领域.纳米是什么?可能会有不少人知道得不很详细.纳米是一种度量单
期刊
甲状腺功能亢进症(简称甲亢)是体内甲状腺激素过多,引起的以机体兴奋性增高和代谢亢进为主要表现的一组内分泌疾病的总称,许多疾病都可以引起甲亢,但在临床以弥漫性甲状腺肿
期刊
【正】 列夫·托尔斯泰的创作是俄国文学史的一大奇观:他是伯爵,但在《复活》中却坚决站到宗法制农民一边;《复活》是作家的最高文学成就,但他暴露沙俄专制的热情却是和