大豆GmDREB1转录因子调控植物抗逆反应的分子及生理机制

论文摘要

本研究利用小麦基因芯片比较转GmDREB1基因的小麦株系08T349和受体小麦济麦19在正常生长条件下的全基因组表达谱的变化,初步确定了在转基因小麦中受GmDREB1基因控制的下游基因。测定在干旱条件下转GmDREB1基因小麦和受体小麦的生理指标的变化,根据基因芯片分析结果及各种生理指标的检测结果初步分析了GmDREB1基因提高转基因小麦抗逆性的分子机制及生理机制。利用基因芯片的结果,采取基因表达谱分析转GmDREB1基因小麦08T243提高抗冻性的分子机制及生理机制。具体结论如下:1.转基因小麦抗旱性生理机制与分子机制: GmDREB1通过控调COMT1和CcoAomt表达改变转基因小麦木质部细胞形态。转基因小麦08T349相对于受体济麦19根表面积增加100%、根系直径增加42.23%,且差异极显著。GmDREB1通过调控LBD37基因的调控途径促进了转基因小麦脯氨酸的合成,脯氨酸积累增高35%。CYP718基因受GmDREB1调控,提高植物抗旱性。干旱胁迫下,CYP718基因的拟南芥突变体在与野生型拟南芥相比根量显著减少,植株弱小,植株生长缓慢。PFT1基因受GmDREB1调控,提高植物抗旱性。干旱胁迫下,PFT1基因的拟南芥突变体在与野生型拟南芥相比植株叶片弱小,茎生长细长,根冠比率变小,叶片萎蔫。2.转GmDREB1基因小麦抗冻生理机制研究:在低温环境下,转基因小麦08T243通过促进可溶性蛋白质和脯氨酸的积累,降低丙二醛的含量,降低冰点,减轻细胞膜损害,提高转基因小麦的抗冻性。油菜素内酯通过促进可溶性蛋白的积累,降低丙二醛的含量,减轻细胞膜损害,提高转基因小麦的抗冻性。3.转基因小麦抗低温表达谱分析:转基因08T243小麦同受体小麦子在常温、-6℃低温和-6℃喷施油菜素内酯三种处理下各基因的表达存在很大差异。可分为二个层次:油菜素内酯不敏感基因,COMT1、cyc1bat、PFT1和CDKB1;油菜素内酯响应基因,UGE5、BSK3和CYP718。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 1 前言
• 1.1 植物应答非生物胁迫的分子机制的研究进展
• 1.1.1 植物应答非生物胁迫相关基因的研究进展
• 1.1.2 DREB 转录因子及转 DREB 基因小麦的研究进展
• 1.1.3 基因芯片
• 1.2 抗逆生理机制的研究进展
• 1.2.1 干旱胁迫生理
• 1.2.2 冻害生理
• 1.2.3 盐胁迫生理
• 1.3 立题意义及研究路线
• 2 转 GmDREB1 小麦基因芯片的分析及验证
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 基因芯片探针引物
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 转基因材料的选择及种植
• 2.2.2 转基因小麦芯片的制作及数据分析
• 2.2.3 小麦基因芯片的验证
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 T5 代转基因小麦的检测结果
• 2.3.2 转基因小麦芯片制作结果
• 2.3.3 基因芯片的注释及分类结果
• 2.3.4 总 RNA 样品检测
• 2.3.5 小麦基因芯片qRT/PCR 验证结果
• 2.4 讨论和结论
• 2.4.1 上调基因
• 2.4.2 下调基因
• 2.4.3 上调及下调基因功能分类的比较
• 2.4.4 上调及下调基因与已发表结果的比较
• 3 转基因小麦抗逆生理机制研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 转基因材料
• 3.1.2 突变体拟南芥
• 3.1.3 突变体筛选引物
• 3.1.4 实验药品
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 转基因小麦干旱处理
• 3.2.2 转基因小麦的冻害处理
• 3.2.3 拟南芥突变体抗旱性鉴定
• 3.2.4 抗逆生理指标检测方法
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 转基因小麦抗旱生理测定结果
• 3.3.2 转基因小麦抗冻生理指标测定结果
• 3.3.3 拟南芥突变体抗旱性鉴定
• 3.4 讨论与结论
• 3.4.1 转基因小麦抗旱生理机制的分析与讨论
• 3.4.2 转基因小麦抗冻生理机制分析
• 3.4.3 拟南芥突变体抗旱性分析
• 4 转基因小麦抗低温表达谱分析
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 实验样品
• 4.1.2 表达谱引物设计
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 RNA 提取
• 4.2.2 cDNA 的合成
• 4.2.3 小麦qRT/PCR 表达谱检测
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 总 RNA 样品检测
• 4.3.2 小麦qRT/PCR 表达谱检测结果
• 4.4 讨论与结论
• 4.4.1 低温、油菜素内酯不敏感基因
• 4.4.2 低温影响、低温下油菜素内酯不敏感基因
• 4.4.3 低温抑制、油菜素内酯响应基因
• 5 结论
• 5.1 小麦基因芯片数据分析
• 5.2 转基因小麦抗旱性生理机制与分子机制
• 5.3 拟南芥突变体验证基因抗旱性
• 5.4 转 GmDREB1 基因小麦抗冻生理机制研究
• 5.5 转基因小麦抗低温表达谱分析
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介