小麦生长素响应基因TaSAUR78和TaSAUR75在非生物逆境中的功能研究
非生物逆境胁迫，如高盐、干旱和低温等，会严重影响植物生长发育，造成作物减产。小麦是全世界种植面积最大的粮食作物，是重要的战略资源。然而，小麦对高盐、干旱等非生物逆境敏感。因此，全面了解小麦的抗逆分子机制，针对关键基因加以利用，对小麦的稳产、高产至关重要。SA UR(small auxin up-regulated RNAs)基因是具有庞大家族的生长素早期响应基因，具有分子量小、易受外界刺激调控等特点，广泛分布于陆生植物中。在前人的研究中发现，SA UR基因从多个方面影响植物的生长发育，也有研究表明SA UR基因参与植物对非生物逆境胁迫的响应。但是SA UR基因与植物非生物逆境的相关研究还相对较少。本研究针对生长素响应基因TaSA UR78及其互作基因TaVDAC1和TaSA UR75在盐、旱和低温胁迫下的生物学功能展开研究，旨在为植物抗逆基因工程提供候选基因，为作物抗逆育种提供重要信息。主要研究结果如下: 1.小麦TaSA UR全基因组预测发现小麦基因组中存在274个TaSAUR基因。 2.我们克隆了一个盐胁迫响应的新的小麦SA UR基因TaSA UR78。通过筛选和验证发现TaSAUR78和TaVDAC1存在互作。荧光定量PCR分析表明盐胁迫抑制TaSAUR78的表达，诱导TaVDAC1的表达。亚细胞定位分析发现TaSAUR78和TaVDAC1都可能在细胞质和细胞核中参与植物生命活动。在拟南芥中过表达TaSA UR78能够提高转基因拟南芥对盐、旱和低温胁迫的耐受能力。在盐、旱和低温胁迫下，过表达TaSA UR78能够上调转基因拟南芥株系中抗逆相关基因的表达量，且细胞内过氧化氢的积累低于野生型。在拟南芥中过表达TaVDAC1能够提高转基因拟南芥对盐胁迫的耐受能办，但对旱和低温胁迫敏感。在盐、旱和低温胁迫下，TaVDAC1过表达系中抗逆相关基因的表达情况与过表达TaSA UR78后的情况不同，且TaVDAC1的过表达能增加转基因株系过氧化氢的积累。这些结果表明TaSA UR78可能通过调控TaVDAC1提高植物对逆境的耐受能力。 3.我们同时克隆了另一个新的小麦SA UR基因TaSAUR75，qRT-PCR分析表明，盐胁迫抑制Ta SA UR75的表达。亚细胞定位分析表明TaSAUR75在细胞质和细胞核中参与植物生命活动。在拟南芥中，过表达TaSA UR75能够提高转基因拟南芥对盐、旱胁迫的耐受能力。在盐、旱胁迫下，过表达TaSAUR75能够上调抗逆相关基因的表达量。TaSA UR75的过表达能降低植物体内过氧化氢的积累，并能减少盐胁迫对离体叶片中叶绿素的降解。这些结果表明TaSAUR75过表达能够增强植物对盐、旱胁迫的耐受能力。
小麦;生长素响应基因;非生物逆境;基因功能;抗逆育种
中国农业科学院
博士
生物化学与分子生物学
张辉
2017
中文
S512.103
106
2018-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）