水稻ERF蛋白OsERF109的特性及功能分析

论文摘要

水稻作为我国重要的粮食作物，用水量占我国农业用水量的70%，而我国是一个缺水的国家--淡水资源不足世界人均水平的四分之一，且旱灾多发，即使降雨量丰富的南方各省，季节性干旱也频繁发生。水资源匮乏造成的干旱胁迫已成为影响水稻高产、稳产的重要限制因子，所以提高水稻的耐旱性是目前急待解决的一个重要课题。长期研究发现，利用生物技术手段，鉴定耐逆基因资源培育耐逆的水稻品种，是解决这一问题的有效途径，所以筛选鉴定干旱胁迫相关基因并研究它们在干旱胁迫应答中的分子机制具有重要意义。植物在长期进化过程中形成复杂的逆境胁迫防御体系。在非生物胁迫中，植物可以进行多个水平的调节，包括染色质水平，转录水平和转录后水平等，其中转录因子在转录水平的调节具有重要作用。AP2/ERF转录因子是植物特有的一类转录因子。已有大量的研究表明，AP2/ERF家族成员参与植物干旱胁迫应答。本研究根据全基因组芯片分析获得12个干旱诱导表达上调的ERF基因，选择一个基因OsERF109进行特性及功能研究。研究发现，OsERF109的表达受干旱、NaCl、ABA和ACC的诱导。组织表达特异性分析显示OsERF109在叶片中表达量最高，在根中表达量次之，在茎中表达量最低。酵母自激活实验发现OsERF109具有自激活活性，说明它是转录激活子。转基因材料干旱处理时发现，过表达OsERF109降低了水稻对干旱胁迫的耐受性，而干扰材料对干旱胁迫的耐受性增强，说明OsERF109在干旱反应中是负调节功能。离体叶片失水率实验发现，过表达材料失水率高，失水速度快；相反，干扰材料失水率低，失水速度慢，这些研究表明OsERF109可能通过影响水分散失速率来调节植物耐旱性。干旱相关基因的表达分析发现，OsERF109可以影响水通道蛋白OsPIPs基因的表达。过表达OsERF109降低乙烯合成基因和脯氨酸合成基因的表达，提高干旱反应中负调控因子OsAP2-39和OsERF3的表达。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 干旱胁迫应答反应
• 1.2 AP2/ERF 转录因子与植物生长发育和植物胁迫应答
• 1.2.1 AP2/ERF 类转录因子
• 1.2.2 AP2/ERF 在植物的生长发育中的作用
• 1.2.3 AP2/ERF 转录因子在植物生物胁迫中的作用
• 1.2.4 AP2/ERF 转录因子在植物非生物胁迫中的作用
• 1.3 研究的目的和意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验植物材料及其种植培养方法
• 2.1.2 试剂药品
• 2.1.3 菌株及质粒
• 2.1.4 引物
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 基本培养基的配制
• 2.2.2 植物基因组 DNA 提取
• 2.2.3 植物总 RNA 的提取
• 2.2.4 cDNA 第一条链的制备
• 2.2.5 基因分子克隆
• 2.2.6 OsERF109 激活特性分析载体构建
• 2.2.7 OsERF109 激活特性分析
• 2.2.8 OsERF109 的诱导表达及组织表达特性分析
• 2.2.9 荧光定量 PCR（Real-time PCR）反应体系及程序
• 2.2.10 相关生理实验
• 第三章 结果与分析
• 3.1 OSERF109 序列分析
• 3.2 OSERF109 激活特性分析
• 3.3 OSERF109 受干旱，NaCl，ACC 和 ABA 诱导表达
• 3.4 OSERF109 组织表达特异分析
• 3.5 OSERF109 转基因材料鉴定
• 3.6 OSERF109 调控水稻对干旱的抗性
• 3.7 OSERF109 通过水分散失负调控水稻对干旱的耐受性
• 3.8 水稻干旱相关基因表达分析
• 第四章 讨论
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历