脱水胁迫诱导大豆生长素相关基因功能验证
大豆是我国重要的粮食作物和油料作物，其种植区域广泛，但各种植地区都易受到干旱影响。干旱是造成农作物减产幅度最大的非生物胁迫因素，提高作物的抗旱能力，是缓解水资源紧张，保障农业长久稳定发展的有效途径。生长素对植物生长发育具有重要的调节作用，近年研究发现生长素相关基因在植物中过表达或沉默可改变植物对逆境的适应能力。本研究在前期运用Illumina/solexa高通量测序技术对大豆耐早品种晋豆21和干旱敏感品种中豆33进行脱水胁迫响应的数字基因表达谱分析，在此基础上，本文的主要研究结果如下: 1.从耐旱品种晋豆21与干旱敏感品种中豆33的表达谱数据中筛选获得10个存在表达差异的生长素相关候选基因，完成了10个生长素相关候选基因的克隆，植物超量表达载体的构建及拟南芥遗传转化试验，获得了10个候选基因的转基因株系。在10个候选基因中9个基因编码区序列均与williams82一致，1个候选基因15k（Glyma15g15010.1）编码区序列同williams82相应基因存在1个单碱基差异，该基因编码区序列全长1785bp，氨基酸位点在第373处有差异（williams82中为脯氨酸，晋豆21则为丝氨酸）。通过生物信息分析发现该差异位点在编码蛋白的辅酶A结构域中。 2.完成了10个候选基因在拟南芥中的耐旱、耐盐功能的初步筛选与验证。发现GmNAC8基因可提高拟南芥的耐早能力，其余候选基因在拟南芥中的超量表达对干旱或盐胁迫无明显作用。 3.GmNAC8基因CDS序列全长1092bp，编码363个氨基酸残基。通过软件预测，蛋白质相对分子质量为41.82KD，等电点为8.51，其N-端含有42 aa组成的NAC保守结构域，C-端高度变异。进化树分析表明，该蛋白与菜豆、红豆、绿豆同源关系最近。在洋葱表皮细胞中的亚细胞定位分析表明GmNAC8蛋白定位于细胞核。转录水平分析表明，转基因拟南芥株系叶片中GmNAC8基因表达量明显高于根部;GmNAC8基因表达受0.1 mmol/L IAA和ABA诱导显著上升，但受GA和SA抑制。GmNAC8基因在拟南芥中超量表达可以使拟南芥叶片更绿，耐旱能力提高。在干旱处理10d后，转基因拟南芥叶中蛋白质含量、脯氨酸含量、POD活性均高于野生型拟南芥，丙二醛含量明显低于野生型拟南芥。
大豆;脱水胁迫;生长素;转录因子;基因克隆;功能分析
中国农业科学院
硕士
作物遗传育种
周新安
2017
中文
S565.1
75
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）