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《南京农业大学》 2004年
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拟南芥抗旱候选基因的SNP及其与抗旱性状的相关性分析以及ATHK1基因的功能研究

郝岗平  
【摘要】:本研究以生长于不同生态气候条件下的32个拟南芥核心生态型为材料,分析了它们的抗旱指标和综合抗旱性,同时通过直接测序法分析了抗旱转录因子CBF4,组氨酸蛋白激酶ATHK1和ABA合成关键酶基因NCED3的单核苷酸多态性(SNP)。 结果表明,不同的拟南芥生态型具有差异明显的抗旱性,抗旱综合聚类分析将32个生态型聚合为4类:强抗旱、抗旱、中等抗旱和干旱敏感型。 CBF4基因位点核苷酸多态性的频率为每35.8bp一个SNP,每143 bp一个插入/缺失(Indel)。编码区SNP的频率为每96.4bp一个SNP,其中1034位(以GenBank No.AB015478序列第19696位的核苷酸为1)碱基变化:GT,引起第205位氨基酸变化:glyval。基因非编码区的多态性是编码区的4倍,表明编码区承受着更大的选择压力。Tajima’S D统计学检验结果是各区域都不显著,说明该区域核苷酸变化符合中性突变假说,较高的核苷酸多样性是净化选择的结果。相关性分析表明CBF4基因5′端非编码区的核苷酸变化与拟南芥综合抗旱性相关,氨基酸变化与综合抗旱性不相关。 ATHK1基因位点核苷酸多态性的频率为每142 bp一个SNP,每1705bp一个Indel。编码区SNP的频率为每190.6 bp一个SNP,非编码区SNP的频率为每87.9bp一个SNP,非编码区的多态性是编码区的2.17倍。Tajima’S D,Fu Li’D°test和Fu Li’F°test统计学检验结果表明ATHK1基因位点的整个区域和编码区显著,这说明编码区域核苷酸变化不符合中性突变假说,是自然正选择的结果。Ka/Ks的比率为0.727,说明ATHK1基因属于中等速度进化基因。相关性分析表明ATHK1基因5′非编码区的序列变化与抗旱综合能力可能没有相关性。257 av和266 av第1198位氨基酸Ser变为终止密码子可能与它们较低的综合抗旱性相关。 NCED3基因位点核苷酸多态性的频率为每87.4bp一个SNP,每502bp一个Indel。编码区SNP的频率为每94.6 bp一个SNP,非编码区SNP的频率为每51 bp一个SNP,基因非编码区的多态性是编码区的1.85倍。Tajima’S D,Fu Li’D°test和Fu Li’F°test统计学检验结果表明NCED3基因位点的整个区域和编码区不显著,5′端非编码区显著,这表明编码区域核苷酸变化符合中性突变假说,5′端非编码区的核苷酸变化不符合中性假说,可能有平衡性选择作用。整个编码区的Ka/Ks的比率为0.270,表明NCED3基因正经受较强的净化选择,属于相对保守基因。相关性分析表明157 av 拟南芥抗早候选荃因的SN甲及其抗早性状的相关性分析以及才7了IKI基因的功能研究 5‘非编码区第”位的A.C与170位的A.C可能与其较高的脱落酸(^BA冷t有关; 2 57 avs‘非编码区的87位的C.T可能与其较低的杭早综合能力相关.163a,NCBD3 蛋白质第46位氛基故cys“^rg的互换可能与^B人含童相关性较高.NcED3蛋白的氛 基酸变化与各生态型的综合杭早性没有关系. 以拟南芥ws仪“5 1 lewskija)生态型及其才刀济2基因T一DN人插入所产生的缺失 突变体为材料,分析了它们在生理和基因表达方面的差异.结果表明突变体的离体叶 片失水率明显大于歼生型;在3。%PEG胁迫后,歼生型和才刀深了突变体的细胞膜离子 外渗率比胁迫前分别增加了50%和80%.PEG一6000胁迫48h时突变体的英蔫程度明 显大于歼生型ws.以上结果说明A刀澄I突变体的抗渗透胁迫能力低于野生型,即才劲盯 基因参与了拟南芥适应逆境的调节反应.利用DDRT一PcR技术研究二者在PBG一6 000胁 迫36h后的基因表达差异,分离到9个在野生型中被PEG诱导表达而在突变体中未 被诱导的参与逆境应答的基因片段,其中包括蒯乃以了了矛和丝氛酸/苏氮酸蛋白激醉基 因,即才刀澄2基因失活引起下游基因响应渗透胁迫的能力减弱,进一步说明A几澄1基 因参与拟南芥适应逆境的调节反应,且ATHKI可能在逆境信号转导组分MAPK的上游 起作用,很可能是植物中的渗透感受器.
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q943

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