發(fā)布時間：2017-12-11 15:22

  本文關鍵詞：轉羅布麻DEAD-box解旋酶基因（AvDH1）棉花的耐鹽性鑒定

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【摘要】：棉花的耐鹽性較強,是開發(fā)鹽堿地的先鋒作物,但是棉花品種間的耐鹽性差異很大,高鹽脅迫嚴重影響棉花的產量和品質,因此,利用基因工程提高棉花的耐鹽性具有重要的意義。解旋酶是一類普遍存在于微生物、動物和植物中的動力蛋白分子。D NA解旋酶能夠打開雙鏈DNA并參與DNA的復制、修復、重組和轉錄,RNA解旋酶能夠催化RNA二級結構的解旋并參與轉錄、核糖體的合成和翻譯起始等過程。近年來研究發(fā)現(xiàn),解旋酶不僅調控植物生長發(fā)育,而且在植物應答非生物脅迫過程中起重要作用。實驗室之前從鹽生植物羅布麻中克隆了一個鹽誘導表達的DEAD-box解旋酶基因Av DH1(登錄號:EU145588),構建p BI121表達載體,利用農桿菌介導法將其導入陸地棉常規(guī)栽培種魯613中,初步鑒定了一些轉基因棉花植株。本研究通過分子、生理生化和鹽堿地種植等試驗,對轉Av DH1基因耐鹽棉花進行了系統(tǒng)鑒定篩選,獲得了耐鹽性穩(wěn)定的轉基因株系,同時對羅布麻DEAD-box解旋酶Av DH1在棉花中的同源基因進行分析,利用轉錄組測序,分析鹽脅迫條件下轉基因株系和受體的基因差異表達,揭示DEAD-box解旋酶提高棉花耐鹽性的分子機制,獲得的主要結果如下:1.利用PCR、Southern和Northern分析,從分子水平上確定羅布麻DEAD-box解旋酶Av DH1已經整合入受體棉花基因組并且穩(wěn)定遺傳,選取三個純合轉Av DH1基因株系08-66、08-87、08-26進一步分析它們室內和田間鑒定的耐鹽性。2.室內耐鹽性鑒定表明:正常條件下轉Av DH1基因棉花和對照棉花的生長狀況和耐鹽相關的生理指標差異不顯著,鹽脅迫處理條件下,轉基因棉花種子的發(fā)芽率和植株的株高均顯著高于對照,其葉片離子滲透和MDA含量均顯著低于對照,轉基因株系葉片SOD酶活性、脯氨酸含量和K+/Na+離子比均顯著高于對照,而三個轉基因株系之間的差異不顯著。3.2013年和2014年在東營鹽生植物園進行鹽堿地實驗,在中鹽地塊(ECe 9.8 ds m-1)和高鹽地塊(ECe 15.6dsm-1)對轉Av DH1基因棉花的農藝性狀進行鑒定。兩年的鹽堿地鑒定結果表明:在中鹽地塊上轉基因株系08-66、08-87和08-26比對照棉花的籽棉產量分別高15.4%、17.9%和15.9%,而在高鹽地塊上分別高23.9%、26.4%和23.1%,轉基因棉花產量的增加受益于鈴數(shù)和鈴重的增加。4.為了進一步研究轉羅布麻DEAD-box解旋酶基因(Av DH1)提高棉花的耐鹽性機制,利用RNA測序技術,對轉基因耐鹽棉花和受體魯613棉花進行鹽脅迫差異表達基因分析,結果表明:鹽脅迫處理后,非轉基因株系中共有1359個基因表達發(fā)生差異表達,轉基因植株中共有1150個基因表達發(fā)生差異表達,其中751個基因上調表達,399個基因下調表達。選取部分差異表達顯著的基因進行q RT-PCR驗證,結果顯示與RNA測序差異表達基因趨勢基本一致。在差異表達基因中,有35個基因是耐鹽相關的轉錄因子。對差異表達基因參與的主要代謝途徑進行分析,鑒定了差異表達基因參與耐鹽的主要代謝途徑為:磷脂酰肌醇信號途徑、過氧化物酶體途徑、核糖體合成途徑以及RNA降解途徑等。5.利用生物信息學的方法,從雷蒙德氏棉花中鑒定了161個RNA解旋酶基因,并將它們分為DEAD-box、DEAH-box、和DEx D/H-box三個亞家族,其中,Av DH1和DEx D/H-box亞家族中Gr DEx D/H4和Gr DEx D/H30同源(蛋白水平同源性74%)。共線性分析表明Gr DEx D/H4和Gr DEx D/H30存在共線性關系,表達聚類分析表明,Gr DEx D/H4和Gr DEx D/H30在棉花不同組織和不同發(fā)育階段高表達,表明Gr DEx D/H4和Gr DEx D/H30可能具有重要的作用。
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S562

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本文編號：1278960