本文關(guān)鍵詞：小麥F-box蛋白基因TaFBA1在植物耐鹽性中的功能分析　出處：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：土壤鹽漬化是一個(gè)世界性的生態(tài)問(wèn)題。當(dāng)前,全球鹽堿地面積已達(dá)9.5億公頃。高鹽嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)與產(chǎn)量。提高植物的抗鹽性是合理充分利用鹽堿地,保障糧食安全的重要舉措。SCF型的E3連接酶是泛素途徑的關(guān)鍵酶,參與多種高等植物的生理過(guò)程。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)Skp1-Cullin-F-box(SCF)E3連接酶在植物對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)中起著重要作用。作為SCF型的E3連接酶的重要亞基,F-box蛋白在植物逆境耐性中同樣具有重要功能。本實(shí)驗(yàn)室之前從小麥中克隆了F-box蛋白編碼的基因Ta FBA1。為了解小麥E3連接酶基因Ta FBA1在非生物脅迫下的功能,我們經(jīng)轉(zhuǎn)化獲得了過(guò)表達(dá)Ta FBA1的轉(zhuǎn)基因煙草。本研究分析了轉(zhuǎn)基因煙草的抗鹽性及其作用機(jī)制。主要結(jié)果如下:(1)采用多種方式,包括PCR檢測(cè)、Western blot以及E3活性水平,對(duì)過(guò)表達(dá)Ta FBA1轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行篩選鑒定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ta FBA1在煙草中成功表達(dá)并提高了鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因煙草的蛋白水平和E3連接酶活性。(2)用不同濃度的Na Cl,對(duì)不同生育期的轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行鹽脅迫處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與野生型比較,過(guò)表達(dá)Ta FBA1的煙草在鹽脅迫下種子的萌發(fā)率高,幼根的伸長(zhǎng)快。長(zhǎng)期鹽脅迫下,轉(zhuǎn)基因植株生物量積累明顯較WT多。與此同時(shí),鹽脅迫條件下成苗轉(zhuǎn)基因煙草的光合作用能力強(qiáng)。表明過(guò)量表達(dá)小麥Ta FBA1基因提高了轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性。(3)從生理生化和分子水平分析了過(guò)表達(dá)Ta FBA1基因提高了轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性的機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下,與野生型相比,Ta FBA1過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因煙草具有較高的抗氧化能力。轉(zhuǎn)基因煙草中H2O2含量以及O2·-產(chǎn)生速率均低于野生型;轉(zhuǎn)基因煙草中MDA含量以及電解質(zhì)外滲速率也低于野生型,說(shuō)明轉(zhuǎn)基因煙草的膜相對(duì)穩(wěn)定,膜脂過(guò)氧化程度降低。轉(zhuǎn)基因株系鹽脅迫下的超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)的活性高于野生型。說(shuō)明轉(zhuǎn)基因煙草抗鹽性的提高可能與抗氧化能力提高有關(guān)。(4)分析了轉(zhuǎn)基因煙草根、葉細(xì)胞的Na+、K+離子積累以及離子流動(dòng)狀況。結(jié)果表明,鹽脅迫下,轉(zhuǎn)基因株系的Na+含量較WT低,而K+含量較WT高,進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因煙草的Na+/K+較WT低。檢測(cè)了10min內(nèi)細(xì)胞Na+和K+動(dòng)態(tài)流動(dòng),發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草促進(jìn)Na+外流和對(duì)K+的吸收。這與低Na+和高K+離子含量相對(duì)應(yīng)。(5)鹽脅迫下,轉(zhuǎn)基因植株質(zhì)膜上H+-ATPase的活性高于WT,這有助于提高鹽脅迫下Na+的外排速率,減少Na+在植物體內(nèi)的積累。液泡膜上V-ATPase和PPase的活性也高于WT,這有利于Na+在細(xì)胞內(nèi)的區(qū)域化。這些結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因煙草抗鹽性的提高可能與離子的區(qū)域化有關(guān)。(6)進(jìn)一步分析了轉(zhuǎn)基因煙草鹽脅迫相關(guān)基因的表達(dá),包括Na+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)基因(Nt HKT521、Nt HKT555和Nt HKT586)、應(yīng)激防御蛋白(Nt ERD10C和Nt ERD10D)和抗氧化相關(guān)基因(Nt POD和Nt SOD)。這些基因在鹽脅迫下均上調(diào)表達(dá)。(7)利用擬南芥同源基因突變體atfbw2-4,研究了Ta FBA1同源基因突變對(duì)鹽脅迫耐性的影響。當(dāng)用200m M Na Cl處理后,擬南芥植株的生長(zhǎng)和生物量都被抑制,葉片變黃,但這種表型的變化在突變體atfbw2-4中更加嚴(yán)重。證明在擬南芥中,Ta FBA1同源基因突變導(dǎo)致植株對(duì)鹽脅迫的敏感性增強(qiáng)。以上結(jié)果表明,小麥F-box蛋白基因Ta FBA1在植物的鹽脅迫耐性中具有重要作用。過(guò)表達(dá)Ta FBA1基因提高了轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性。突變Ta FBA1同源基因增強(qiáng)了擬南芥突變體的鹽敏感型。過(guò)表達(dá)Ta FBA1基因提高轉(zhuǎn)基因煙草耐鹽性的機(jī)制可能抗氧化能力的提高和Na+/K+離子的區(qū)域化有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：Q943.2;S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 Alex Ulanov;Ray A.Bressan;Hans J.Bohnert;;Sodium Stress in the Halophyte Thellungiella halophila and Transcriptional Changes in a thsos1-RNA Interference Line[J];Journal of Integrative Plant Biology;2007年10期

2 潘慶民,于振文,王月福,余松烈;追氮時(shí)期對(duì)小麥旗葉中蔗糖合成與籽粒中蔗糖降解的影響[J];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué);2002年07期

3 李永庚,于振文,姜東,余松烈;冬小麥旗葉蔗糖和籽粒淀粉合成動(dòng)態(tài)及與其有關(guān)的酶活性的研究[J];作物學(xué)報(bào);2001年05期

4 劉俊,呂波,徐朗萊;植物葉片中過(guò)氧化氫含量測(cè)定方法的改進(jìn)[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2000年05期

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