毛果杨PtrHox11基因耐盐功能分析
HD-Zip是植物转录因子家族中的重要成员，广泛参与植物生长发育、非生物胁迫和激素信号转导等过程。为了探究HD-Zip家族成员之一PtrHox11如何在毛果杨中行使功能，本研究对PtrHox11基因的功能和调控机制进行了初步探究。 从毛果杨中克隆获得PtrHox11基因序列全长，该基因全长1152bp，多序列比对显示毛果杨PtrHox11转录因子与其他物种HD-Zip转录因子同源性较高。酵母双杂交实验表明，PtrHox11具有转录激活活性，转录激活区域在1-96个氨基酸之间。亚细胞定位实验结果显示PtrHox11基因定位于细胞核中，具有明显的转录因子特性。进一步通过对不同胁迫条件下PtrHox11基因在毛果杨根、茎、叶中的表达模式分析发现，PtrHox11基因在根茎叶中的表达都有不同程度的改变，表明该基因可能参与多种非生物胁迫响应。尤其是盐胁迫下，该基因在毛果杨根茎叶中都有较高表达量。 为进一步了解PtrHox11基因是否具有耐盐功能，构建了PtrHox11基因过表达载体（pROKII-PtrHox11）、抑制表达载体（pFGC5941-PtrHox11），将其与空pROKII载体瞬时转化到毛果杨中，分别获得过表达(OE)、抑制表达(RNAi)及对照(CON)三种植株。分析比较了三种转基因毛果杨中NaCl胁迫前后NBT和Evans Blue染色情况;测量了POD、SOD酶活性;测定了MDA、H2O2、叶绿素和脯氨酸含量以及相对电导率等生理指标以快速鉴定PtrHox11基因的耐盐功能。结果显示，三种转基因植株中，过表达毛果杨植株体内POD和SOD酶活性最高，H2O2、MDA含量最低，相对电导率最低，细胞膜受到的损害程度最小，完整性最好;而抑制表达体内POD和SOD活性最低，H2O2和MDA含量最高，相对电导率最高，细胞膜损伤最严重。表明过表达PtrHox11基因可能会提高转基因植株的耐盐能力。 利用农杆菌介导途径获得pR OKII-PtrHox11稳定转化株系。比较野生型和转基因毛果杨的生长指标;观察盐胁迫下过表达PtrHox11基因和野生型毛果杨生长状况和气孔差异;制作石蜡切片，观察转基因和野生型毛果杨次生壁发育情况。结果显示，转基因毛果杨株高增加、叶片面积变大，根长变短但数量增加，其失水率低于野生型毛果杨，这种情况的出现可能与过表达植株光合产物积累量增加有关。盐胁迫条件下，与野生型相比，过表达植株的生长状况明显优于对照(WT），气孔开合度显著降低，表明毛果杨可能通过PtrHox11基因的过量表达减少气孔的开合度，进而减少水分的损失，提高耐盐能力。石蜡切片结果显示，过表达PtrHox11基因植株木质化程度高于野生型，PtrHox11基因可能参与调节毛果杨次生壁的发育。 为了进一步了解PtrHox11基因的作用机制，分析其调控的下游基因和结合的顺式作用元件。利用TF-Centered Y1H技术（以转录因子为中心的酵母单杂交技术）研究了PtrHox11转录因子识别的顺式作用元件，并通过酵母单杂交方法进行验证。结果显示，毛果杨PtrHox11基因可以特异性识别顺式作用元件Y1“TAGATAC”，表明该基因可能通过与Y1结合，从而调控下游基因的表达。
毛果杨;PtrHox11基因;耐盐功能;生理指标;生长发育
东北林业大学
硕士
林木遗传育种
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2019
中文
S792.110.1
2020-04-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）