【摘要】：谷子(Setaria italica L.)起源于我國,具有抗旱、耐貧瘠的特點。谷子基因組小,隨著谷子基因組的發(fā)布,谷子已經(jīng)成為研究單子葉作物抗逆性的理想材料。然而,目前谷子功能基因研究剛剛起步,谷子特有的抗逆調(diào)控機制仍然了解很少。開展谷子抗逆功能基因組研究將為單子葉作物抗逆分子育種研究提供新的思路。本實驗室前期通過對低氮和干旱處理的谷子幼苗進行了轉(zhuǎn)錄組測序,鑒定出了一個在低氮脅迫處理下上調(diào)、干旱脅迫下調(diào)的谷子基因SiWLIM2b,SiWLIM2b來自于LIM(Mec-3,Lin-11,Isl-1)基因家族。通過生物信息學的方法對谷子基因組中LIM基因家族進行分析,共鑒定10個谷子LIM家族基因,并對該家族基因的特性及表達譜進行分析。為了進一步研究谷子SiWLIM2b基因的功能,將SiWLIM2b基因轉(zhuǎn)化水稻,鑒定轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻的抗逆性。取得的試驗結(jié)果如下:1.對谷子基因組進行比對共鑒定到10個LIM家族基因,進化樹分析表明LIM基因家族的分化是在單子葉和雙子葉植物分化之后形成的�；蛉旧w分布結(jié)果表明,谷子LIM基因家族的形成發(fā)生在谷子染色體復制事件之后。表達譜分析表明,谷子LIM家族基因受到多種非生物脅迫及外源激素誘導表達。2.谷子SiWLIM2b基因全長600 bp,編碼199個氨基酸,相對分子量22.02 kD,預測的等電點為8.98。亞細胞定位分析表明,谷子SiWLIM2b蛋白聚集在細胞質(zhì)及細胞核中。組織特異性表達分析表明,SiWLIM2b基因在根中表達量最高。3.在干旱處理下,轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻生長情況明顯優(yōu)于受體水稻,其葉片MDA含量明顯低于受體水稻,葉綠素含量及脯氨酸含量顯著高于受體水稻,并且木質(zhì)素含量較受體水稻降低,類黃酮含量高于受體水稻。過表達SiWLIM2b基因影響了轉(zhuǎn)基因水稻中苯丙烷途徑相關基因的表達,雙螢光素酶報告實驗結(jié)果表明,谷子SiWLIM2b基因可以直接結(jié)合苯丙烷途徑相關下游基因包括CAD、PAL、CCR2、4CL2的啟動子區(qū)域。這些實驗結(jié)果表明,SiWLIM2b基因通過影響苯丙烷次級代謝途徑,從而增強轉(zhuǎn)基因水稻抗旱性。4.低氮處理下,轉(zhuǎn)SiWLIM2b基因水稻生長情況明顯優(yōu)于受體水稻。轉(zhuǎn)基因水稻體內(nèi)氨同化途徑的關鍵酶谷氨酰胺還原酶含量較受體水稻有明顯上調(diào)。這些試驗結(jié)果表明,SiWLIM2b基因通過增強氨同化作用從而在低氮脅迫過程中發(fā)揮作用。這些研究結(jié)果為進一步解析谷子基因SiWLIM2b的抗逆機理奠定了基礎,同時為作物的抗逆遺傳改良提供了新的候選基因。 【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S515;S511

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1 楊瑞;谷子SiWLIM2b基因提高水稻抗旱及耐低氮脅迫的功能研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2019年

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本文編號：2712356