小麥（Triticum aestivum L.）是我國最重要的三大糧食作物之一,同時也是人類重要的蛋白質(zhì)食物來源,約占世界主食的35%。然而,由于全球氣候變暖,水資源短缺已是全球性危機(jī),干旱成為限制世界糧食生產(chǎn)的最主要因素。因此,解析植物耐旱機(jī)理對保障糧食供給具有重要意義。擴(kuò)展蛋白是一種能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞壁松弛和細(xì)胞延伸生長的細(xì)胞壁蛋白,研究發(fā)現(xiàn)其參與植物生長發(fā)育和逆境響應(yīng)等過程。實驗室前期從小麥品種‘旱豐9703’中克隆得到一個擴(kuò)展蛋白基因TaEXPA2,并異源轉(zhuǎn)化模式植物煙草和擬南芥。為了更深入地研究TaEXPA2在小麥干旱脅迫耐性中的功能,本研究將該基因同源轉(zhuǎn)化小麥,獲得過表達(dá)和沉默TaEXPA2的轉(zhuǎn)基因小麥植株,分析了TaEXPA2在小麥干旱脅迫耐性中的功能并探討了該基因參與小麥耐旱性調(diào)控的機(jī)制。主要結(jié)果如下:（1）采用基因組PCR、熒光定量PCR和Western Blot的方法,對TaEXPA2轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行篩選鑒定,最終選取兩個過表達(dá)株系（TaEXPA2-OE-2和TaEXPA2-OE-7）和兩個沉默株系（TaEXPA2-RNAi-1和TaEXPA2-RNAi-5）用于后續(xù)研究。... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

擴(kuò)展蛋白的貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹（Hanetal.,2019）

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文13擴(kuò)展蛋白是一種不具有蛋白水解酶活性的細(xì)胞壁松弛蛋白，由于細(xì)胞壁蛋白分離技術(shù)的限制，其具體作用機(jī)制還不是很清楚。Sampedro等提出了一種關(guān)于擴(kuò)展蛋白作用模式的假說（圖1-3），認(rèn)為擴(kuò)展蛋白的C端多糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域能夠與細(xì)胞壁的纖維素微纖絲結(jié)合，并沿其表面滑動。同時，擴(kuò)展蛋白N端的催化結(jié)構(gòu)域打斷細(xì)胞壁多糖之間的非共價鍵，從而使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松弛、延伸（常麗，2016；SampedroandCosgrove,2005）。圖1-3擴(kuò)展蛋白松弛細(xì)胞壁的簡化模型（SampedroandCosgrove,2005）Fig.1-3Asimplifiedmodeloftheplantcellwallanditslooseningbyexpansins(SampedroandCosgrove,2005).1.5擴(kuò)展蛋白對干旱脅迫的響應(yīng)擴(kuò)展蛋白參與植物對干旱脅迫的響應(yīng)已有越來越多的報道。干旱等其它滲透脅迫會引起細(xì)胞壁中的伸展蛋白等糖蛋白與酚醛樹脂發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞壁硬化。同時，干旱會誘導(dǎo)擴(kuò)展蛋白基因的表達(dá)，對于細(xì)胞壁的重塑起關(guān)鍵作用（朱健康和倪建平，2016；Tenhaken,2014）。在煙草中過表達(dá)擴(kuò)展蛋白基因EXPA4能夠使轉(zhuǎn)基因植株在干旱脅迫下受到的細(xì)胞損傷降低，鮮重升高，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的含量升高，以及部分與干旱相關(guān)的基因的表達(dá)量升高，提高轉(zhuǎn)基因煙草抵抗干旱的能力；而利用

擴(kuò)展蛋白基因TaEXPA2在小麥耐旱性中的功能分析36圖3-1TaEXPA2轉(zhuǎn)基因小麥的分子鑒定（A，B）TaEXPA2過表達(dá)（pC110-TaEXPA2）和RNAi介導(dǎo)的沉默（pC336-TaEXPA2）載體結(jié)構(gòu)示意圖；（C，D）瓊脂糖凝膠電泳法鑒定TaEXPA2轉(zhuǎn)基因植株；（E，F(xiàn)）qRT-PCR法鑒定TaEXPA2在TaEXPA2-OE和TaEXPA2-RNAi植株中的表達(dá)量；（G）Westernblot法鑒定TaEXPA2蛋白在TaEXPA2-OE和TaEXPA2-RNAi植株中的表達(dá)量。Fig.3-1MolecularidentificationofTaEXPA2transgenicwheatlines(A,B)SchematicdiagramsofconstructsusedfortheTaEXPA2overexpression(pC110-TaEXPA2)andRNAi-mediatedknockdown(pC336-TaEXPA2).(C,D)IdentificationofTaEXPA2transgenicwheatbyagarosegelelectrophoresis.(E,F)TheexpressionlevelsofTaEXPA2inTaEXPA2-OEandTaEXPA2-RNAilinesbyqRT-PCR.(G)WesternblotassayofTaEXPA2abundanceinTaEXPA2-OEandTaEXPA2-RNAilines.3.2TaEXPA2轉(zhuǎn)基因小麥幼苗期的耐旱性分析植物在不同生育期的耐旱性有差異。首先，我們分析了TaEXPA2轉(zhuǎn)基因小麥在幼苗期的耐旱性。將萌發(fā)后正常生長7天的轉(zhuǎn)基因小麥幼苗停止?jié)菜瑢φ战M每3天澆200mL水。14天之后，自然干旱組的WT與轉(zhuǎn)基因植株明顯萎焉并且存在明顯差異（圖3-2B）。與WT植株相比，TaEXPA2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因小麥的長勢好于WT，好于TaEXPA2沉默植株；而正常澆水條件下的WT與轉(zhuǎn)基因植株之間長勢不存在明顯差異（圖3-2A）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]小麥擴(kuò)展蛋白基因TaEXPB23的功能分析[D]. 韓陽陽.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[6]小麥干旱脅迫響應(yīng)與LEA蛋白的蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D]. 張紅梅.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]TaNF-Y1和TaNF-Y2轉(zhuǎn)基因小麥的抗旱性鑒定[D]. 孫希媛.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[2]陸地棉expansin-like基因GhEXLB2在棉花抗旱中的功能研究[D]. 常麗.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
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本文編號：3349806