茶树SnRK2家族基因的鉴定及CsSnRK2.5的功能研究
茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]起源于我国西南地区，是我国重要的经济作物之一，喜好在湿润、温和的酸性环境中生长。近年来，极端天气频发，“倒春寒”、持续干旱、高温等不利条件严重影响了茶树的正常生长和代谢，降低了茶叶的品质，因此培育抗逆茶树品种是当前茶树育种的主要目标之一，然而，茶树抗逆机制的研究还处于起步阶段，鉴定的抗逆相关基因还很有限。植物中蔗糖非酵解Ⅰ型相关激酶2（Sucrose non-fermenting1-related protein kinases2;SnRK2）与植物非生物胁迫响应及ABA信号转导密切相关。本研究基于全基因组水平对茶树中的SnRK2成员进行了鉴定，分析了它们在组织发育、ABA信号以及渗透胁迫中的表达模式，对其编码的蛋白进行了亚细胞定位分析，还将CsSnRK2.5在拟南芥中进行过表达，初步探究了其在干旱胁迫下的功能。取得的主要结果如下： 1．利用茶树基因组数据库，鉴定出了8个茶树SnRK2基因，依次命名为CsSnRK2.1-CsSnRK2.8。基因结构分析表明，茶树SnRK2s具有较为保守的基因结构，所有成员均含有9个外显子；根据系统进化关系，CsSnRK2s可划分为3组；蛋白理化性质分析表明，茶树中SnRK2成员均为亲水蛋白，相对分子质量都在40kDa左右。 2．CsSnRK2s在根、茎、叶、花等组织中具有不同的表达模式，CsSnRK2.2在根中表达量较高，CsSnRK2.5/6在茎中的表达量较高，CsSnRK2.1/8在叶中表达量较高，CsSnRK2.3/4/7在花中的表达量较高。 3．茶树SnRK2不同程度地被ABA、PEG和NaCl诱导表达。ABA处理后，第三亚家族成员以及第二亚家族部分成员的表达被诱导，这与其他植物种的研究结果相同，然而，不同的是，第一亚家族成员CsSnRK2.1也响应了ABA信号；PEG模拟干旱胁迫下，所有茶树SnRK2均不同程度的被诱导表达，其中，CsSnRK2.7受PEG诱导最强烈；NaCl胁迫下，除CsSnRK2.7和CsSnRK2.8表达量变化不明显外，其他CsSnRK2s均被上调表达。 4．采用农杆菌侵染洋葱表皮的方法研究了茶树SnRK2蛋白激酶的亚细胞定位，结果表明，CsSnRK2.3主要定位于细胞质，而其余CsSnRK2s在细胞核与细胞质均有表达。 5．克隆了茶树CsSnRK2.5，将其在Col-0野生型拟南芥中过表达后，提高了拟南芥的抗旱能力。主要表现为：干旱胁迫下，转基因拟南芥植株的萎蔫程度，体内超氧阴离子的积累量以及丙二醛含量均明显低于野生型；转基因拟南芥离体叶片的失水速率明显低于野生型，具有更强的保水能力。 综上所述，本研究为通过对茶树SnRK2家族基因的鉴定为茶树抗逆基因的挖掘奠定了一定基础，并且初步探究了CsSnRK2.5在干旱胁迫下的功能，为茶树抗旱机制的研究提供了新的视角，有利于进一步阐明茶树的抗旱机制。
茶;干旱胁迫;SnRK2基因;基因功能
西北农林科技大学
硕士
茶学
杨亚军;余有本
2019
中文
S571.101
2019-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）