【摘要】：黑龍江高寒地區(qū)受大陸季風(fēng)性氣候控制,低溫脅迫是限制該地區(qū)種植冬小麥的主要因素。冬小麥(Triticum aestivum L.)東農(nóng)冬麥1號(Dn1)是首例能在黑龍江高寒地區(qū)安全越冬的冬麥品種(返青率≥85%),是抗寒研究的珍貴材料;弱抗寒冬小麥品種濟(jì)麥22(J22)在黑龍江地區(qū)返青率2%,對上述冬小麥品種開展抗寒機(jī)制研究對于豐富作物抗寒理論、推動黑龍江高寒地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。脫落酸(ABA)、水楊酸(SA)和茉莉酸(JA)作為重要的激素信號調(diào)節(jié)分子,在植物調(diào)節(jié)非生物脅迫過程中具有關(guān)鍵的作用。本實(shí)驗以Dn1和J22為原材料,挑選與抗逆相關(guān)的4個碳同化酶基因(TaRbcL、TaRCA、TaRbcS和TaPRK),探討其在大田自然降溫(5℃、0℃、-10℃、-25℃)條件下的轉(zhuǎn)錄水平表達(dá),及ABA、SA和JA對其誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控。對TaPRK進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測分析和表達(dá)模式分析,TaPRK植物表達(dá)載體的構(gòu)建及其遺傳轉(zhuǎn)化,進(jìn)而補(bǔ)充碳同化基因調(diào)控冬小麥抗寒的機(jī)制。研究結(jié)果如下:(1)Dn1和J22葉片中Rubisco活性隨溫度的降低先上升后下降,在0℃達(dá)到峰值。Dn1中Rubisco的活性顯著高于J22。RT-PCR結(jié)果顯示,Dn1和J22小麥葉片中TaRbcL和TaPRK的相對表達(dá)量隨溫度下降呈先下降后上升的變化,在-10℃達(dá)到峰值;TaRbcS和TaRCA的相對表達(dá)量在較低溫度下降。但低溫脅迫下exo-ABA顯著提高了冬小麥的Rubisco活性以及TaRbcL、TaRCA、TaRbcS和TaPRK的mRNA水平表達(dá),其中TaPRK最為顯著。(2)TaPRK生物信息學(xué)分析:TaPRK基因全長1215bp開放閱讀框,編碼404個氨基酸。表達(dá)產(chǎn)物為穩(wěn)定的親水蛋白,屬于尿苷激酶家族,定位于葉綠體。同源氨基酸蛋白多序列比對表明TaPRK蛋白含有與ATP結(jié)合的保守區(qū)域;系統(tǒng)發(fā)育分析表明:TaPRK與單子葉禾本科植物的PRK聚類關(guān)系較近,其中小麥與節(jié)節(jié)麥聚到了一組,親緣關(guān)系最近。(3)TaPRK表達(dá)模式分析:越冬期間Dn1分蘗節(jié)中TaPRK的相對表達(dá)量顯著高于J22,Dn1葉片中TaPRK的相對表達(dá)量在-10和-25℃高于J22,而在0℃時低于J22;外源SA和MeJA處理下,Dn1分蘗節(jié)中TaPRK的相對表達(dá)量呈現(xiàn)先升后降的趨勢,且均在-10℃時達(dá)到峰值。外源SA處理Dn1葉片中TaPRK的相對表達(dá)量呈現(xiàn)“降-升-降”的變化規(guī)律,在-10℃顯著高于對照;外源MeJA處理Dn1葉片中TaPRK的相對表達(dá)量在0℃和-25℃高于對照,且在0℃達(dá)到峰值。(4)TaPRK植物表達(dá)載體的構(gòu)建及其遺傳轉(zhuǎn)化:克隆獲得Dn1的TaPRK基因,長度1215bp,成功構(gòu)建了TaPRK的過表達(dá)載體pCMBIA2300u-TaPRK,得到5株陽性過表達(dá)轉(zhuǎn)TaPRK植株,對生長到4周左右的幼苗植株進(jìn)行低溫處理,生理指標(biāo)檢測結(jié)果表明:在0和-10℃時,TaPRK超表達(dá)植株ox-TaPRK-1和ox-TaPRK-2中葉綠素含量高于WT型及prk植株,在-10℃時,TaPRK超表達(dá)植株ox-TaPRK-1和ox-TaPRK-2中MDA含量和相對電導(dǎo)率低于WT型及prk植株。
【圖文】：

；1-4：RNAer; 1-4：RNA圖 3-1 RNA 瓊脂糖凝膠電泳 The resultion agrose gel electrophoresis 異性檢測化關(guān)鍵酶基因（TaRbcL、TaRCA、TaR測，結(jié)果如圖 3-2，PCR 產(chǎn)物為單一條驗。

RNA 質(zhì)量良好無降解，可用于后續(xù)實(shí)驗。準(zhǔn) 2000；1-4：RNAA Marker; 1-4：RNA圖 3-1 RNA 瓊脂糖凝膠電泳ig. 3-1 The resultion agrose gel electrophoresis of RNA引物特異性檢測個碳同化關(guān)鍵酶基因（TaRbcL、TaRCA、TaRbcS 和電泳檢測，，結(jié)果如圖 3-2，PCR 產(chǎn)物為單一條帶，無續(xù)的實(shí)驗。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.11

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本文編號：2704951