Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 花花柴蜡质合成相关基因的克隆及转化 | |
| 许疆维 | |
| 出版年 | 2021 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 塔里木大学 |
| 中文摘要 | 全球变暖可能加剧极端气候事件的频率和严重程度,而全球变暖所导致的大气CO_2浓度、温度的升高以及降水模式的变化,可能是影响植物生长发育和生态系统结构及功能(如光合作用)的重要因素。植物表皮蜡质具有保水、反射紫外辐射、抗高温、抗冷冻、抗干旱等作用,从而增强植物适应、抵抗外界环境的能力。荒漠植物花花柴叶表面附有厚厚的蜡质,这可能在应对极端温度、干旱、强光等逆境胁迫中发挥重要作用。为了探索高温-干旱胁迫对花花柴光合作用的影响,本研究分析了花花柴叶表皮蜡质对光合作用的影响;同时基于本课题组已完成的花花柴常温与高温对比的RNA-seq数据筛选出差异表达的蜡质合成相关基因KcFAD2、Kc P450-77A、Kc HHT,运用分子克隆技术,获得花花柴上述3个基因的CDS全长,并对以上三个基因进行了生物信息学和表达模式分析;通过Gateway技术构建了植物超表达载体,利用农杆菌介导转化了花花柴、烟草。主要研究结果如下:(1)荒漠植物花花柴叶器官表皮蜡质积累对光合作用的影响沙漠生境下花花柴叶器官表皮蜡质晶体分布最为致密,主要呈棒状、针状、片状结构;人工绿地和室内种植的花花柴叶表皮蜡质较少,且呈不规则片状结构。一天之中花花柴的净光合速率和蒸腾速率在绿地常温环境中于16:00～19:00时达到最高,此时的环境温度为33～34℃,同时间段沙漠环境中花花柴的净光合速率相对降低了88.2%,蒸腾速率相对增高了2.15倍;胞间CO_2浓度和气孔导度在绿地常温环境中于11:00～13:00会达到最高,此时环境温度为25～28℃,同时间段沙漠环境中花花柴胞间CO_2浓度和气孔导度均显著下降,分别降低了62.9%、93.72%。花花柴叶表皮蜡质的含量与叶器官净光合速率、气孔导度之间均呈显著负相关,相关系数分别为-0.84、-0.69;与胞间CO_2浓度呈显著正相关,相关系数为0.53;与蒸腾速率无相关性。(2)花花柴蜡质合成相关基因KcFAD2、Kc P450-77A、Kc HHT的克隆与分析利用RT-PCR技术克隆并分析了花花柴蜡质合成相关基因KcFAD2、Kc P450-77A、Kc HHT,并将这3个基因的c DNA序列及其氨基酸序列提交至Genebank,获得登录号分别为MW528401、MW528399、MW528400;其中KcFAD2全长1152 bp,编码384个氨基酸;Kc P450-77A全长1521 bp,编码507个氨基酸;Kc HHT全长1347 bp,编码449个氨基酸。通过系统发育树,发现KcFAD2与向日葵(Helianthus annuus)的FAD2基因相似性最高,为90.86%;Kc P450-77A与向日葵(Helianthus annuus])的P450-77A基因相似性最高,为90.32%;Kc HHT与莴苣(Lactuca sativa)的HHT基因相似性最高,为86.50%。通过对上述3个基因在40℃条件下处理0 h、0.5 h、2 h、4 h、8 h、16 h、24 h、48 h的RT-PCR表达模式分析,发现3个基因在正常条件下表达量较高,随着高温处理时间的延长,其表达量均呈现先降低再升高的趋势。其中,KcFAD2基因在40℃处理16 h时表达最为显著、Kc P450-77A基因在40℃处理8 h时表达量最高、Kc HHT基因处理4 h时表达量最高。上述结果表明花花柴表皮蜡质合成相关基因的表达受高温影响,表现出胁迫-诱导-适应的特性,这种应激反应与植物受到环境胁迫时的生理反应一致。(3)KcFAD2、Kc P450-77A、Kc HHT超表达载体的构建与遗传转化利用同源重组的原理,通过Gateway技术将KcFAD2、Kc P450-77A、Kc HHT分别构建到植物超表达载体p K2GW7上,并将p K2GW7-KcFAD2、p K2GW7-Kc P450-77A、p K2GW7-Kc HHT成功转入农杆菌LBA4404菌株中,利用叶盘法浸染烟草外植体,已获得大量愈伤组织及少量转基因幼苗,初步完成了烟草的遗传转化,为下一步验证这些基因的功能打下了良好的基础。 |
| 中文关键词 | 荒漠植物 ; 花花柴 ; 表皮蜡质 ; KcFAD2基因 ; KcP450-77A基因 ; KcHHT基因 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | Q943.2 |
| 来源机构 | 塔里木大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/355553 |
| 作者单位 | 塔里木大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 许疆维. 花花柴蜡质合成相关基因的克隆及转化[D]. 塔里木大学,2021. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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