干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 阿拉善荒漠区珍稀植物长叶红砂抗逆基因家族-WRKY的挖掘及相关机理研究

Arid

	阿拉善荒漠区珍稀植物长叶红砂抗逆基因家族-WRKY的挖掘及相关机理研究
	王迎春; 刘明秋; 牛一丁; 郑琳琳; 党振华; 高喆
完成单位	内蒙古大学
登记(发布)日期	2014
中文摘要	阿拉善荒漠区位于黄土高原和沙漠区的过渡地带,是中国8个生物多样性中心之一,同时又是一个复杂的、多层次的特殊而敏感的生态过渡带和农牧业交错带,生长着一批具有抗逆特性的珍稀濒危植物,研究区域具有十分明显的地区特色。长叶红砂作为阿拉善特有的珍稀孑遗泌盐植物,对盐渍荒漠环境具有极强的适应性,为盐生荒漠区重要的生态屏障和良好草场,具有重要的研究价值,对其未知功能的特有耐盐基因进行分子生物学分析意义重大。本项研究从生理学、分子生物学、生态学等方面对其耐盐机理进行了系统、全面的研究,可为从根本上解决由于土壤盐碱化导致植物无法生长等问题提供帮助,同时为利用长叶红砂改良盐碱地、固持土壤和防止水土流失提供理论依据,也为未来培育耐盐的转基因植株奠定基础。 WRKY 转录因子作为一个重要的响应非生物胁迫的转录因子家族,在植物抵抗逆境胁迫中发挥着十分重要的作用。以转录组深度测序及分析结果为基础,筛选WRKY转录因子,获得其中部分成员在不同逆境下的表达模式,了解其调控机制,挖掘抗逆野生植物特有耐盐基因,应用于耐盐性状优良作物培育,相关报道并不多见。本研究主要成果如下： 1、长叶红砂响应盐胁迫的转录组学研究：对盐处理前后的长叶红砂进行转录组深度测序,建立含有65340条Unigene的数据平台,分析了其响应盐胁迫的转录组水平变化,利用qPCR和DDRT-PCR技术对转录组数据进行检测和快速筛选,得到18条盐胁迫前后表达差异的基因,可作为下一步深入研究该植物耐盐分子机制的候选基因。 2、长叶红砂WRKY转录因子的克隆及功能分析：对长叶红砂转录组高通量测序结果进行生物信息学分析,筛选得到了67条长叶红砂WRKY转录因子的 Unigene片段,从中选出10条表达量高的基因,对其在人工模拟的盐、冷、干旱和ABA胁迫下的表达情况进行研究,发现10条基因都受盐胁迫和冷胁迫诱导表达,而分别有8条和7条基因受干旱和ABA诱导表达。 3、抗逆基因的筛选及功能验证：结合WRKY转录因子可能调控的下游功能基因,从盐胁迫前后差异表达显著的基因中筛选出黄酮合成相关的RtF3H 1、RtF3H 2、RtLDOX基因、胚胎晚期富集蛋白RtLEA基因以及离子转运相关的RtNHX、RtST、RtV-ATP、RtSOS1基因等,发现这些基因不仅在盐胁迫条件下诱导表达,在干旱、冷、紫外线等其他非生物胁迫也能诱导其表达,RtLDOX蛋白能在体外能催化柚皮素生成二氢山奈酚。从同为荒漠资源植物的唐古特白刺中克隆了脯氨酸合成途径的关键基因二氢吡咯-5-羧酸合成酶NtP5CS和钙信号转导通路重要组分钙调磷酸酶B类似蛋白互作激酶NtCIPK2。将这两个基因转入大肠杆菌中,能够提高大肠杆菌的抗逆能力。对转基因拟南芥抗逆指标分析证明：NtP5CS和NtCIPK2基因的表达从积累渗透调节物质,减缓膜脂过氧化反应,增强光合作用等方面提高了拟南芥的抗旱性和耐盐性。已获得转NtP5CS或NtCIPK2基因紫花苜蓿再生植株个3株,为培育苜蓿抗逆品种奠定基础。 4、长叶红砂遗传多样性及种群结构分析：从长叶红砂转录组数据库中随机筛选出220个SSR位点,开发出10个SSR分子标记,选取内蒙古阿拉善盐渍荒漠化地区的7个种群及宁夏3个种群为研究对象,利用所开发的标记分析了10个种群的200个长叶红砂个体的种群遗传多样性和遗传结构,结果显示长叶红砂种群内遗传多样性大于种间遗传多样性,且近交现象明显,其中两个种群近期经历过瓶颈效应,此结果进一步阐明了长叶红砂的致危原因,为该濒危物种的保护提供参考。
中文关键词	长叶红砂 ; 基因 ; 相关 ; 荒漠区
成果类型	基础理论
中图法分类号	S812
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001587270
来源机构	内蒙古大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243416
推荐引用方式 GB/T 7714	王迎春,刘明秋,牛一丁,等. 阿拉善荒漠区珍稀植物长叶红砂抗逆基因家族-WRKY的挖掘及相关机理研究[Z]. 基础理论,2014.