水稻TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP252的功能研究

论文摘要

干旱、高盐和低温等环境胁迫严重影响着植物的生长发育和作物产量。迄今为止,人们已经从各种植物中分离和鉴定了许多胁迫应答相关的基因,这些基因编码的产物直接保护植物细胞免受非生物胁迫的伤害,或者调控其它基因的表达提高植物耐非生物逆境胁迫的能力。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物分子生物学研究的模式植物。已有研究表明水稻TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP252在水稻幼苗中受到高盐和干旱的诱导,本论文通过农杆菌介导法得到了由35S（CaMV）启动子驱动的转正义和反义ZFP252基因水稻植株。半定量RT-PCR和real-time PCR检测发现ZFP252基因在转正义ZFP252基因水稻植株中表达较未转基因植株明显增强,而在转反义ZFP252基因水稻植株中表达受到抑制。并且转基因植株和未转基因植株在表型和农艺性状上没有显著差异。非生物胁迫分析表明,ZFP252的过量表达显著增强了转基因水稻植株的耐盐性和耐旱性。在高盐和干旱处理10天后,转反义ZFP252基因植株和未转基因植株叶片的相对电解质渗透率极显著高于转正义ZFP252基因植株叶片的电解质渗透率。在高盐和干旱胁迫下,转正义ZFP252基因植株幼苗的脯氨酸和可溶性糖含量极显著高于转反义ZFP252基因植株和未转基因植株。Real-time PCR检测发现,在干旱和高盐处理下,OsDREB1A、Oslea3、OsP5CS和OsProT等胁迫相关基因在转正义ZFP252基因水稻植株中的表达水平明显较转反义ZFP252基因植株和未转基因植株中增强。据此推测,在非生物胁迫条件下,水稻TFⅢA型锌指蛋白ZFP252可能通过调控一些胁迫相关基因表达,在水稻幼苗中积累脯氨酸、可溶性糖和LEA蛋白等渗透性物质,保护植物细胞免受胁迫的伤害,提高植物耐非生物逆境胁迫的能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 文献综述
• 第一章 植物逆境生理
• 1.逆境对植物生理代谢的影响
• 1.1 盐胁迫对植物生理代谢的影响
• 1.1.1 渗透胁迫
• 1.1.2 离子失调
• 1.1.3 光合作用下降
• 1.1.4 呼吸作用不稳
• 1.1.5 物质代谢紊乱
• 1.2 干旱胁迫对植物生理代谢的影响
• 1.2.1 细胞膜结构遭到破坏
• 1.2.2 生长受到抑制
• 1.2.3 光合作用减弱
• 1.2.4 内源激素代谢失调
• 1.2.5 氮代谢异常
• 1.2.6 酶系统发生变化
• 1.2.7 核酸代谢受到破坏
• 1.3 低温胁迫对植物生理代谢的影响
• 1.3.1 细胞膜系统受损
• 1.3.2 光合作用减弱
• 1.3.3 呼吸代谢失调
• 1.3.4 物质代谢失调
• 2.植物对逆境的生理适应
• 2.1 生物膜与抗逆性
• 2.2 逆境蛋白与抗逆性
• 2.2.1 抗冻蛋白
• 2.2.2 胚胎发生晚期富集蛋白
• 2.2.3 渗调蛋白
• 2.2.4 其他逆境蛋白
• 2.3 渗透调节与抗逆性
• 2.3.1 脯氨酸
• 2.3.2 甜菜碱
• 2.3.3 可溶性糖
• 2.4 ABA与抗逆性
• 2.4.1 逆境下ABA的产生与功能
• 2.4.2 ABA与交叉适应性
• 第二章 参与非生物胁迫应答反应的转录因子
• 1.AP2/EREBP类转录因子
• 2.bZIP类转录因子
• 3.NAC类转录因子
• 4.MYB/MYC类转录因子
• 5.锌指蛋白
• 第二部分 研究报告
• 第三章 水稻TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP252的功能研究
• 1.实验材料及方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 植物材料
• 1.1.2 试剂及试剂盒
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 水稻幼苗培育
• 1.2.2 水稻幼苗基因组DNA提取
• 1.2.3 水稻幼苗总RNA的提取
• 1.2.4 总RNA完整性检测
• 1.2.5 cDNA第一链的合成
• 1.2.6 转基因植株的PCR检测
• 1.2.7 转基因植株的RT-PCR检测
• 1.2.8 Real-timePCR扩增条件
• 1.2.9 目的片段回收
• 1.2.10 酶切体系
• 1.2.11 转基因水稻植株非生物胁迫分析
• 1.2.12 相对电解质渗透率测定
• 1.2.13 脯氨酸含量测定
• 1.2.14 可溶性糖含量测定
• 2代转基因植株苗期表型和成熟期农艺性状考察'>1.2.15 T₂代转基因植株苗期表型和成熟期农艺性状考察
• 2.结果分析
• 2.1 转ZFP252基因水稻株系PCR检测
• 2.1.1 转ZFP252基因水稻株系内混合DNA为模板的PCR检测
• 2.1.2 转ZFP252基因水稻株系内单株DNA为模板的PCR检测
• 2.1.3 转ZFP252基因水稻植株PCR产物酶切分析
• 2.2 转ZFP252基因植株的半定量RT-PCR和real-time PCR分析
• 2代）非生物胁迫分析'>2.3 转基因水稻株系（T₂代）非生物胁迫分析
• 2代）增强了耐盐性'>2.3.1 ZFP252过量表达的转基因水稻植株（T₂代）增强了耐盐性
• 2代）增强了耐旱性'>2.3.2 ZFP252过量表达的转基因水稻植株（T₂代）增强了耐旱性
• 2.4 非生物胁迫条件下膜伤害和生理生化变化
• 2.4.1 转ZFP252基因水稻和野生型水稻幼苗相对电解质渗透率检测
• 2.4.2 转ZFP252基因水稻和野生型水稻植株脯氨酸和可溶性糖含量检测
• 2.5 胁迫相关基因在转ZFP252基因和野生型水稻植株中的表达
• 2代转ZFP252基因水稻植株农艺性状变化'>2.6 T₂代转ZFP252基因水稻植株农艺性状变化
• 3.讨论
• 全文结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢