全球約有20%的土地都受到了土地鹽堿化的危害,造成了糧食產(chǎn)量的的銳減,小麥?zhǔn)芎σ膊焕狻Ｔ诟纳骗h(huán)境的同時(shí),通過分子生物學(xué)手段培育耐鹽作物是提高作物耐鹽能力的一個(gè)重要手段。耐鹽分子育種的關(guān)鍵是獲取耐鹽相關(guān)基因。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ZTP29(Zinc Transporter 29)基因?qū)儆赯IP(Zinc and iron regulate protein)蛋白基因家族,該基因不僅參與合成鋅鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,最近的研究還發(fā)現(xiàn),該基因有助于提高擬南芥的抗鹽能力,可以作為植物耐鹽基因的候選基因。目前關(guān)于植物ZIP的研究主要集中在擬南芥(Arabidopsis thaliana)!水稻(Oryza sativa L.)!玉米(Zea mays)等少數(shù)植物中,小麥中的研究較少,小麥ZTP29基因的研究報(bào)道更少。本研究克隆了小麥TaZTP29基因;分析了該基因在干旱!高溫!鈉鹽脅迫和Zn~(2+)脅迫條件下的表達(dá)模式及正常生長(zhǎng)條件下小麥不同組織中的表達(dá)模式;對(duì)該基因編碼蛋白進(jìn)行了亞細(xì)胞定位;并通過轉(zhuǎn)化擬南芥對(duì)其進(jìn)行了功能分析。獲得的主要研究結(jié)果如下1.小麥TaZTP29基因全長(zhǎng)為1032bp,編碼277個(gè)氨基酸。其編碼的蛋白有8個(gè)跨膜域,分子量大小為29.6 KD,理論等電點(diǎn)為6.30,屬于酸性蛋白。在第五跨膜域有保守的組氨酸殘基。進(jìn)化樹分析表明,在單雙子葉中都含有直系同源基因。2.TaZTP29在鋅和鹽脅迫下,強(qiáng)烈上調(diào)表達(dá);高溫與干旱脅迫下,下調(diào)表達(dá);TaZTP29基因在根系中高水平表達(dá),在地上部組織表達(dá)量最低。3.亞細(xì)胞定位結(jié)果表明小麥TaZTP29基因編碼的蛋白位于細(xì)胞的質(zhì)膜上。4.耐鹽性鑒定結(jié)果表明轉(zhuǎn)入小麥TaZTP29基因的擬南芥的耐鹽性強(qiáng)于野生型擬南芥,結(jié)果表明小麥TaZTP29基因具有抗鹽功能。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S512.1
【部分圖文】：

圖 1-1 植物根細(xì)胞中 Na+運(yùn)輸與鹽脅迫響應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)Fig 1-1 Overview of Na+transport system and salt stress response signaling networkin plant root cells1.1 滲透脅迫信號(hào)途徑及相關(guān)基因1.1.1 滲透脅迫信號(hào)途徑高滲透!性甘油促!分裂原!活化!蛋白激!酶(High osmolarity glycerol mitogen activateprotein ki-nase，HOG-MAPK)通路是目!前研究!最為徹底的!滲透感!知信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)!通路，可以激活一系!列脅迫相關(guān)!的應(yīng)答反應(yīng)，該信!號(hào)途徑首先!在酵母中!被發(fā)現(xiàn)。其中起重要作用的是一個(gè)跨!膜組氨!酸激!酶 SLN1，是該機(jī)!制中重!要的滲透!脅迫信!號(hào)受體。當(dāng)處于!脅迫引起!的高!滲環(huán)!境中時(shí)，SLN1 失去!酶活性，導(dǎo)致下!游基!團(tuán)發(fā)生!去磷酸化，并且這!種磷酸化基團(tuán)!隨后被!轉(zhuǎn)移到響!應(yīng)調(diào)控子，激活!下游 HOG-MAPK 信號(hào)!通路(Ault et al., 2002)。在植物中，現(xiàn)已證!實(shí)組氨!酸激!酶也作!為一種!重要的!信號(hào)受!體參與!植物的多!種信!號(hào)起始如植物!的脅!迫響應(yīng)和生!長(zhǎng)因子!的調(diào)控!路徑(Urao et al., 2000)。Urao 等(Urao et al., 1999最先在!擬南!芥中!克隆!出一組氨!酸激酶基!因 AtHK1，對(duì)!該序列!比對(duì)!發(fā)現(xiàn) AtHK1 編碼的蛋

圖 1-2 擬南芥鹽脅迫下細(xì)胞對(duì)離子均衡的調(diào)控Fig 1-2 Regulation of ion balance in Arabidopsis thaliana under Salt Stress平衡蛋白基因!通過調(diào)節(jié) ATPase 活!性來(lái)提高離!子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋!白的表達(dá)水!平，調(diào)節(jié)細(xì)維!持胞質(zhì)內(nèi)的!正常離子!成分和濃!度，對(duì)于植!物抵抗!鹽脅迫具! al., 2002)。這類蛋!白主要有：T 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)!運(yùn)蛋白是與!植物耐鹽脅!迫密切相關(guān)!的一類 Na+!K+或!NatK+共轉(zhuǎn)(Ren et al., 2015)!高!梁(馮雪等，2015)!小麥(Byrt et al., 201 tenui flora(Griseb.)Scribn.et)( 李 劍 ， 2013)!長(zhǎng) 穗 偃 麥 st)Nevski)(張琳等，2014)等!植物中發(fā)!現(xiàn)了 HKT 基!因，這些基!因升高。根!據(jù)其結(jié)!構(gòu)和功能，HKT 蛋白分!為兩個(gè)亞型，I 型主!要載體，II 型主!要是介!導(dǎo) Na+/K+協(xié)同!運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)!載體。在鹽脅!迫下的!功能!集中在兩個(gè)!方面：一是!參與介導(dǎo)!根部 Na+的!吸收。當(dāng)小+++

存在于!擬南芥中(Eide，1996)，隨后該家族的許多出，這類基!因家族!被命名!為鋅鐵轉(zhuǎn)運(yùn)家族(ZRT, IRT-like pr族(QU，2004)。該基因家族合!成的蛋白質(zhì)!不僅僅運(yùn)輸 Zn2+Mn2+!Cd2+等在!內(nèi)的金屬離子。該蛋白對(duì)植物!吸收微量元素!具有!能夠正常的!生長(zhǎng)發(fā)育(Guerinot et al., 1999!Pence et al., 2000，即每一!種蛋!白只會(huì)識(shí)別!特定的金!屬離子。對(duì)該基因表達(dá)模量的豐富度與!外界金屬離子的含量的高!低保持一致，并且會(huì)有表達(dá)。絕大多數(shù)!的鋅鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋!白具有 267-476 個(gè)氨基酸五跨膜域含!有組氨酸殘基，可能與金屬離子!結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)(圖關(guān)于植物 ZIP 蛋白基!因家族研究較多的植!物油水稻!大麥!玉!米!

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2820662