大蒜重金属抗性基因的克隆及其功能分析

论文题目: 大蒜重金属抗性基因的克隆及其功能分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 张海燕

导师: 麻密

关键词: 大蒜,重金属,植物络合素合酶

文献来源: 中国科学院研究生院（植物研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 金属硫蛋白(metallothionein,MT)和植物络合素(phytochelatin,PC)是植物中能够与金属离子结合的两大类多肽。二者均富含Cys,但前者是mRNA的编码产物,后者是酶促反应的产物,植物络合素合酶(PCS)则是合成PC的关键酶之一。目前已发现许多植物同时存在金属硫蛋白基因和植物络合素合酶基因。研究重金属胁迫下这两类基因的表达对了解植物的重金属抗性的分子机制具有重要意义,同时还可以为培育能用于植物修复的品种提供新思路。本论文从大蒜中克隆了一个type 2 MT基因,命名为AsMT2a,将其在大蒜中的表达模式与大蒜的植物络合素合酶基因(AsPCS1)进行了比较,并对二者的过表达转基因拟南芥的重金属抗性进行研究。其主要结果如下: 1. AsMT2a基因全长525 bp,编码79个氨基酸,其中有14个Cys残基。推测的氨基酸序列分析表明其Cys的位置和数目与来自其它植物的type 2 MT蛋白的完全一致。2. RT-PCR的结果显示,大蒜根部AsPCS1的表达在Cd处理的短期(1 hr)内迅速增强,同时PCs含量也大幅度增加。但AsMT2a的表达在Cd处理10 hr后才有明显的增加。说明AsPCS1可能在植物对重金属的急性解毒方面起主要作用,而AsMT2a则在植物对重金属长久耐性中的离子平衡方面起更大作用。暗示在大蒜暴露于Cd胁迫的不同时期AsPCS1和AsMT2a基因可以互相协调而对重金属胁迫作出反应。此外,在不同胁迫条件下,AsPCS1和AsMT2a的表达模式不同,其中Cd、As和热激可以促进根中AsPCS1的表达和PCs的积累。3.将AsPCS1和AsMT2a转入对砷和镉敏感的酵母菌株FD236-6A中,RT-PCR的结果显示这两个基因均可在酵母中稳定表达,对转化子的重金属抗性实验表明这两个基因均可提高转化子对砷和镉的抗性。4.将AsPCS1和AsMT2a置于CaMV 35S启动子下转入拟南芥中,RT-PCR结果表明,这两个基因均可在拟南芥中表达。有趣的是,AsPCS1在拟南芥中存在两个转录本,且二者均具有完整的ORF,其推测的氨基酸序列相差38个氨基酸。说明部分AsPCS1在拟南芥中经过了精确的剪切和拼接过程,但其机制

论文目录:

摘要

缩写词英汉对照

第一部分 综述植物重金属抗性研究进展

1 重金属污染的危害

2 植物对重金属离子的解毒机制

2.1 金属硫蛋白(Metallothioneins,MTs)

2.2 植物络合素(Phytochelatins, PCs)

3 植物修复及基因工程技术在植物修复中的应用

3.1 植物修复(Phytoremediation)

3.2 转基因技术在植物重金属抗性及富集能力改良中的应用

第二部分 大蒜AsMT2a和AsPC51 基因的克隆及其过表达拟南芥的重金属抗性分析

1 前言

2 材料和方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

3 结果与分析

3.1 大蒜AsMT2a 和AsPCSI 的克隆及其表达模式

3.2 大蒜AsPC51 基因和AsMT2a 基因对酵母基因的功能互补

3.3 AsMT2a 的亚细胞定位

3.4 过量表达大蒜 AsPC5SI 和AsMT2a 的转基因拟南芥对重金属胁迫的反应

4 讨论

第三部分 大蒜金属硫蛋白基因家族新成员AsMT26 的克隆及功能分析

1 前言

2 材料和方法

2.1 实验材料

2.2 AsMT2b 基因的克隆

2.3 AsMT2b 的RT-PCR 分析

2.4 酵母表达载体的构建

2.5 载体去磷酸化

2.6 酵母转化及转化子重金属抗性的鉴定

2.7 植物表达载体的构建

3 结果与分析

3.1 大蒜AsMT2b cDNA 的克隆及其表达模式

3.2 大蒜AsMT2b 基因对酵母基因的功能互补

3.3 过量表达大蒜 AsMT26 的转基因拟南芥对重金属胁迫的反应

4 讨论

第四部分 镉胁迫对大蒜幼苗氧化胁迫和抗氧化能力的影响

1 前言

2 材料和方法

2.1 植物材料

2.2 方法

3. 结果

3.1 生长

3.2 镉的积累

3.3 膜脂过氧化

3.4 抗氧化酶活性

4 讨论

结论

参考文献

致谢

发布时间: 2006-05-16

参考文献

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