Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27224/d.cnki.gnmdu.2020.000768 |
| 长叶红砂对不同非生物胁迫的生理响应及RtF3'H1基因的克隆与功能分析 | |
| 李倩 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 内蒙古大学 |
| 中文摘要 | 长叶红砂(Reaumuria trigyna)隶属于柽柳科(Tamaricaceae)琵琶柴属(Reaumuria Linn),强旱生泌盐盐生植物,分布于亚洲中部亚区的东阿拉善-西鄂尔多斯地区,是荒漠地区重要的建群植物。在长期进化过程中,该植物对盐碱和干旱环境形成了极强的适应性,探索长叶红砂对环境胁迫的响应机制具有十分重要的意义。本论文以长叶红砂为研究对象,从生理和分子两个层面展开研究。采用中性盐NaCl、(NaCl:Na_2SO_4=9:1)、碱性盐(NaHCO_3:Na_2CO_3=9:1)、10%PEG和UV-B等非生物胁迫处理长叶红砂幼苗,检测其生理生化指标变化情况,探讨长叶红砂对不同非生物胁迫的生理响应机制;基于转录组数据从长叶红砂中克隆了一个黄酮类化合物合成途径中的关键酶基因类黄酮3'-羟化酶RtF3'H1,分析该基因的基因表达特性和亚细胞定位,构建真核表达载体并在拟南芥中超表达,验证RtF3'H1基因在非生物胁迫下的功能,探讨黄酮类化合物在植物抵抗非生物胁迫中的作用。研究结果对深入了解长叶红砂的抗逆机制、探索野生植物黄酮合成分子机理以及发掘抗逆相关基因奠定了坚实基础。主要结果如下:1.10%PEG、UV-B处理对长叶红砂幼苗的各项生长指标影响较大,碱性盐次之,中性盐对长叶红砂幼苗的生长指标影响较小,说明长叶红砂幼苗对中性盐胁迫具有较高的耐受性。2.干旱、UV-B和碱性盐对长叶红砂造成更大的氧化损伤和离子胁迫,而中性盐对长叶红砂造成的胁迫影响相对较小。3.基于转录组数据克隆RtF3'H1的ORF,长度为1512 bp。生物信息学分析显示其编码504个氨基酸,蛋白质分子量约为56.50 kDa,理论等电点为8.97。氨基酸序列比对发现RtF3'H1蛋白与长春花F3'H的同源性最高,系统进化树分析表明其与大豆、甘薯、矮牵牛和番茄的亲缘关系最近。4.基因表达特性分析表明,RtF3'H1基因在长叶红砂根、茎、叶中均有表达,根中表达量最高;NaCl、PEG、ABA、4℃、H_2O_2等非生物胁迫均能诱导RtF3'H1基因的表达;亚细胞定位显示该基因定位于细胞膜以及胞内多个细胞器上。5.构建pPZP221-RtF3'H1真核表达载体转化拟南芥,获得T3代转基因株系。功能验证结果显示,在NaCl、PEG、ABA和UV-B胁迫处理下,转基因株系的根长、鲜重、叶绿素含量等生长指标均显著高于野生型,抗氧化酶系统中抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性和抗氧化剂总黄酮含量均显著高于野生型,而花青素含量显著低于野生型,同时H_2O_2和MDA含量显著低于野生型,DAB与NBT染色发现,转基因株系中积累较少的ROS;渗透调节物质脯氨酸含量显著高于野生型,而甜菜碱和可溶性糖在胁迫前后变化不明显。说明过表达RtF3'H1基因通过增强转基因拟南芥抗氧化系统的活性氧清除能力、渗透调节能力,提高了其对非生物胁迫的耐受性。6.qRT-PCR检测盐、干旱、UV-B和ABA胁迫下RtF3'H1转基因拟南芥中胁迫相关基因的表达量,发现转基因拟南芥中抗氧化酶相关基因AtSOD1、AtPOD1、AtCAT1、AtAPX1,逆境响应基因AtDREB2A,离子转运相关基因AtSOS1、AtNHX1,脯氨酸合成相关基因AtP5CS1的表达量均被显著诱导,说明过表达RtF3'H1基因可能通过调节抗逆相关基因的转录水平调控植物在非生物胁迫下的生理生化响应过程,提高转基因植株对盐、干旱、UV-B和ABA胁迫的耐受性。 |
| 中文关键词 | 长叶红砂 ; 非生物胁迫 ; 黄酮类化合物 ; 花青素 ; RtF3'H1 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | Q945.78;Q943.2 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373073 |
| 作者单位 | 内蒙古大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李倩. 长叶红砂对不同非生物胁迫的生理响应及RtF3'H1基因的克隆与功能分析[D]. 内蒙古大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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