论文摘要
植物在其生长过程中,经常会受到干旱的影响。干旱可诱导许多基因的表达,脱水素基因是其中之一,它属于LEAD-11家族（胚胎发育后期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins））,它可被干旱、盐渍及低温等逆境胁迫条件诱导。脱水素富含亲水性氨基酸,具有高度亲水性。水分亏缺下,脱水素可以作为核酸或胞质大分子的稳定剂。干旱胁迫造成植物细胞脱水,使膜脂双分子层表面的水合保护体系遭到破坏,膜结构严重受损,而脱水素因其具有高度的水合能力,可与膜脂结合从而阻止细胞内水分的过多流失,维持膜结构的水合保护体系,防止膜脂双分子层间距的减小,进而阻止膜融合以及生物膜结构的破坏。在干旱胁迫条件下,植物体内除了一些抗旱相关基因诱导表达外,许多生理指标也发生明显的变化,如水势、游离脯氨酸含量。干旱条件下维持较高的叶水势是植物抗旱性的一种重要生理机制,游离脯氨酸参与干旱下植物的渗透调解,即通过渗透势的降低,从而保证水势下降时细胞膨压得以维持。本研究以抗旱性较弱的品种郑引1#小麦和抗旱性较强的陕合6#小麦为供试材料,采用半定量RT-PCR方法,以α-Tublulin基因为内标,研究郑引1#小麦在水分胁迫下不同时间其叶片中类脱水素WZY1-1基因的表达状况。利用RNA-blot方法,分析水分胁迫下郑引1#和陕合6#两个品种中该基因的转录表达情况。同时分析叶水势、游离脯氨酸等水分相关的生理生化参数的变化。旨在探讨小麦在干旱胁迫下,基因表达与小麦抗旱性的关系。为进一步研究植物的抗旱机制,以及抗旱育种工作奠定基础。另外,实验对类脱水素基因WZY1-1的3’端进行扩增。本研究主要取得的研究结果如下:1.郑引1#小麦的半定量RT-PCR结果表明,类脱水素基因在0.5 Mpa的PEG6000胁迫后18 h开始表达,去胁迫后基因表达很快消失,说明脱水素基因受水分胁迫诱导,复水后表达消失。2.以类脱水素基因WZY1-1为探针进行RNA斑点杂交,比较不同抗旱性小麦品种在水分胁迫下该基因的表达量。结果表明,小麦类脱水素基因WZY1-1在正常水分生长条件下不表达,而水分胁迫后24 h时该基因在郑引1#和陕合6#小麦中均有mRNA的表达,但在抗旱品种陕合6#中表达量多,而且在抗旱性较强的陕合6#的表达早于抗旱性较弱的郑引1#。3.水分胁迫下,对两个抗旱性不同的小麦品种叶水势、游离脯氨酸含量进行比较。结果表明,水分胁迫下,小麦叶片水势明显下降,复水后,小麦叶片水势很快上升,并趋于对照。干旱胁迫下,抗旱性小麦水势变化幅度较抗旱弱的品种小。正常生长条件下小麦叶片中游离脯氨酸含量较低,在水分胁迫18 h后,叶片内游离脯氨酸含量开始增加,复水后游离脯氨酸含量迅速降低。在水分胁迫条件下,叶片内游离脯氨酸增加的时间正是类脱水素基因开始表达时间,复水后叶片内游离脯氨酸含量下降,此时类脱水素基因表达消失。抗旱性较强的陕合6#的类脱水素基因表达量较抗旱性较弱的郑引1#的多,而且早。说明类脱水素的基因的表达与其生化物质有一定的关系,可能对细胞在干旱条件下维持正常生长起到重要的作用。4.利用类脱水素基因WZY1-1的上游引物W41035和锚定引物对胁迫的小麦幼苗的cDNA 3’端进行扩增,获得较类脱水素基因WZY1-1 3’端多十几个核苷酸的序列,未得到3’全序列,其原因可能是上游引物W41035在PCR扩增中同时又作了下游引物,阻止了下游锚定引物与3’端的结合。通过重新设计上游引物,该问题得到了解决。