过量表达CDPK9对拟南芥耐逆性的影响

过量表达CDPK9对拟南芥耐逆性的影响

论文摘要

CDPK(calcium dependent protein kinase)是在植物中首先发现的一种钙依赖型蛋白激酶,属于Ser/Thr型蛋白激酶,分子量40~90kDa,Mg2+是该酶的重要辅因子。该蛋白质在其氨基端有一个激酶活性域,在其羧基端有一个类似CaM的结构区域,在两者之间还有一个自我抑制域。当类似CaM的结构域上的钙离子结合位点与Ca2+结合后,抑制被解除,酶即被活化。钙离子是细胞信号转导中重要的第二信使,CDPK作为钙离子的受体蛋白和效应蛋白在信号转导过程中起着关键的作用。CDPK家族在调节信号转导中具有多样性和可选择性。近年来通过对拟南芥、水稻等植物研究表明CDPK家族有多个成员,其中拟南芥含有12个亚家族34个成员,水稻有27个成员(Harper et al., 2004),而且它们大多与逆境信号转导有关。已经证实,拟南芥AtCDPK1基因和AtCDPK2基因在干旱和盐诱导条件下,表达量增强(Urao et al., 1994);另外, Sheen(1996)证实拟南芥AtCPK10和AtCPK30参与了对ABA和非生物胁迫的信号转导。盐芥是一种与拟南芥近缘的十字花科植物,具有很多与拟南芥相同的优点:如类似的形态、小的基因组、短的生活史、丰富的种子和易于被转化等。但是,盐芥对多种胁迫的耐受能力远远高于拟南芥,它在短时间内能耐受高达500mMNaCl的冲击,在盐适应前后既不产生盐腺也没有复杂的形态上的变化,因此,对盐芥钙依赖的蛋白激酶的功能研究对于阐明植物的抗逆生理机制,揭示植物的耐逆机理都具有重要意义。本实验在盐芥EST库中得到CDPK9基因。通过构建过量表达载体,并用农杆菌介导的花序侵染法侵染拟南芥,得到5个转基因的纯合株系。CDPK基因家族蛋白成员主要存在于植物细胞质膜、叶绿体中,不同的定位与其相应的功能相关。为了解CDPK9的生物学功能,我们首先构建了CDPK9-GFP融合基因表达载体,并用农杆菌介导的花序侵染法侵染拟南芥,通过共聚焦显微镜检测对CDPK9进行了初步的亚细胞定位。同时构建了CDPK9-GST原核表达载体,在DE3大肠杆菌中表达融合蛋白,通过SDS-PAGE确知该蛋白以包涵体的形式存在.另外,分别利用拟南芥CDPK9的全长及N端特异性较强部分为探针,对得到的纯合的转基因株系Northern bloting,可能是由于杂交条件或者提取的RNA纯度不高的原因,没有得到理想的杂交条带。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一部分 文献综述
  • 1. 细胞信号转导
  • 1.1 信号
  • 1.2 植物细胞信号转导过程及胞内信使系统
  • 1.3 钙离子与胁迫信号转导
  • 1.4 钙靶蛋白
  • 2. 盐芥作为耐盐的模式植物
  • 3. 绿色荧光蛋白GFP 简介
  • 3.1 GFP 在植物体中的应用
  • 4. 蛋白的原核表达及纯化
  • 第二部分 实验材料及实验方法
  • 1. 实验材料
  • 1.1 植物材料
  • 1.2 菌种
  • 1.3 酶、化学试剂及试剂盒
  • 1.4 培养基
  • 1.5 质粒提取液
  • 1.6 主要仪器设备
  • 1.7 软件
  • 2.实验方法
  • 2.1 拟南芥植物材料的种植及处理
  • 2.2 大肠杆菌感受态的制备及转化
  • 2.3 质粒的提取
  • 2.4 植物基因组DNA 的提取
  • 2.5 RNeasy Plant Mini Kit 提取植物总RNA 及DNA 酶消化
  • 2.6 RNA 的定量与检测
  • 2.7 RNA 的反转录及cDNA 模板的稀释
  • 2.8 农杆菌感受态的制备及转化
  • 2.9 花序侵染法转化拟南芥
  • 2.10 转化子的筛选及遗传分析
  • 2.11 Northern 杂交分析
  • 2.12 融合蛋白的表达以及纯化
  • 2.13 植物细胞膜透性的测定
  • 2.14 植物细胞液渗透势的测定
  • 第三部分 实验结果与分析
  • 1. 表达载体的构建及验证
  • 1.1 CDPK9 过量表达载体的构建及验证
  • 1.2 CDPK9-GST 表达载体的构建及验证
  • 1.3 CDPK9-GFP 表达载体的构建及验证
  • 1.4 CDPK9-GFP 表达载体的PCR 验证
  • 2. 对转基因和野生型植株DNA 的PCR 鉴定
  • 3. 对转基因和野生型植株RT-PCR 鉴定
  • 4.CDPK9-GST 融合蛋白的表达
  • 5. CDPK9-GFP 转基因抗性苗已筛出,但还未得到满意的定位图片
  • 6. 对转基因和野生型植株耐逆性鉴定
  • 6.1 对转基因和野生型植株电导率的测定
  • 6.2 对转基因和野生型植株在盐处理条件下渗透势的测定
  • 7. 转基因和野生型拟南芥在种子萌发阶段抗逆性的测定
  • 7.1 在无任何胁迫处理条件下的转基因和野生型株系萌发率的测定
  • 7.2 在0.5umol/LABA 处理条件下的转基因和野生型株系萌发率的测定
  • 7.3 在1umol/L ABA 上野生型和转基因株系的萌发率测定
  • 7.4 200mmol/L 甘露醇处理条件下的转基因和野生型株系的萌发率
  • 7.5 400mmol/L 甘露醇处理条件下的转基因和野生型株系的萌发率
  • 8. 分析与讨论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 已发文章
  • 相关论文文献

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