不结球白菜BrCPK6基因的克隆及抗逆相关基因在拟南芥中的功能分析
干旱、盐害、极端温度、化学毒害和氧化胁迫等非生物胁迫严重影响农业生产,并导致环境退化。植物在生长发育过程中,需要对各种逆境信号作出反应,这就要求对各种功能基因的表达进行精确调控。因此,系统研究植物对环境胁迫应答的机制就显得尤为重要。
利用PCR技术从不结球白菜cDNA文库中克隆到1个新的编码钙依赖型蛋白激酶(CDPK)的全长cDNA序列,命名为BrCPK6。BrCPK6基因的开放阅读框(ORF)为1,638bp,编码一个由545个氨基酸组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与芸薹属已知的CDPK类蛋白激酶的同源性可达90％以上,与拟南芥AtCPK6的同源性达89％。使用Real-Time PCR技术对BrCPK6基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的相对转录水平进行了定量分析,结果表明,BrCPK6基因的表达在根中最高,并且受盐、低温和ABA的诱导。
利用转基因过量表达株系和突变体材料研究了一个钙依赖型蛋白激酶AtCPK6在拟南芥中的功能。Real-Time PCR技术对AtCPK6基因在不同逆境胁迫下的转录水平进行了分析表明,AtCPK6基因的表达受盐、干旱胁迫的诱导。在盐、干旱胁迫条件下,转基因过量表达株系的存活率显著高于野生型,渗透保护物质脯氨酸含量显著提高,质膜过氧化副产物丙二醛含量显著降低。对胁迫应答基因的转录水平进行分析表明,一些基因(如Rd29A等)的表达在转基因过量表达株系中显著上调。但突变体材料没有表现出与野生型的明显差异。由此说明,AtCPK6基因可能作为胁迫信号转导途径中的一个“节点”,与CDPK家族的其它成员一起参与植物对非生物胁迫的响应。
利用PCR方法和基于PCR的PTDS方法(PCR—based two-step DNA synthesis,PTDS)分别合成了来源于酵母的转录因子ACE1基因和来源于蓝细菌的金属硫蛋白SmtA基因,并利用模式植物拟南芥研究了上述两个基因的功能。分析其在重金属胁迫条件下的功能表明,在铜离子胁迫条件下,过量表达ACE1基因的拟南芥存活率较野生型显著提高,并避免了两个关键的叶绿素生物合成酶在铜离子胁迫下的降解,同时由于活性氧清除酶系统的启动,SOD和POD的活性显著增强,因此减小了由铜离子胁迫产生的ROS对细胞造成的伤害,从而提高了植株对铜离子的耐受性；金属硫蛋白SmtA与锌离子有很强的亲和力,过量表达SmtA基因的拟南芥存活率较野生型显著提高,并通过激活活性氧清除酶系统,增强了SOD和POD的活性,因此减小了高锌胁迫产生的ROS对植物细胞造成的损伤,从而提高了植株对锌胁迫的耐受性。
不结球白菜;拟南芥;BrCPK6基因;AtCPK6基因;基因克隆;逆境胁迫
南京农业大学
博士
蔬菜学
侯喜林;姚泉洪
2010
中文
S634;Q945.78
116
2012-03-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）