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《山东师范大学》 2009年
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植物中DREB类转录因子抗逆性相关的功能研究

张梅  
【摘要】: 植物生长在自然界中,经常面临干旱、高盐、低温等非生物胁迫因子,由逆境胁迫导致的农作物减产最高可达70%。转录因子在植物生长发育过程中具有重要作用,通过与特异的顺式作用元件结合,从而激活并调控下游基因的表达。其中AP2/EREBP类、bZIP类、WRKY类等转录因子主要与植物抗逆性相关,当植物处于逆境时,这几类转录因子可对胁迫刺激产生响应,通过调控下游一系列逆境应答基因的表达而参与到逆境信号传递的途径中去,对植物抗逆能力产生影响。 通过筛选花生未成熟种子的cDNA文库,我们分离到一个DREB类基因—PNDREB1(FM955398)。同源序列比对显示,PNDREB1与其他DREB基因,如GmDREB6(EF551166)、HvCBF7(AY785864)、DREB1A和DREB1B的同源性分别57%、51%、42.1%、44.4%。PNDREB1蛋白编码227氨基酸残基,理论分子量(MW)为24.7 kDa:其编码蛋白结构分析显示:其包含一个长度为64aa的AP2/EREBP结构域,且包含有在DREB亚族中非常保守的位于保守区的第14位缬氨酸(V)和19位谷氨酸(E),对决定其与特异顺式作用元件的结合起到关键作用;其N-末端为碱性氨基酸富集区(KPRAKKR),是可能的核定位信号序列,而C-末端为酸性氨基酸富集区,在转录激活中发挥作用。 结合酵母杂交系统,我们对PNDREB1的结合活性及转录激活活性进行了验证。结果显示:PNDREB1能够特异的与DRE元件结合,并且其C-末端具有转录激活功能。PNDREB1的表达模式分析显示,其在花生的根、茎、叶、花、种子中均有表达;且其表达受干旱、低温的诱导,而对盐胁迫没有响应。为了进一步研究PNDREB1的功能,相关正、反义植物表达载体pROKⅡ-PNDREB1、pCAMBIA1301-PNDREB1-GUS已构建完成并转化烟草,经筛选获得10个转基因株系。 鉴于PNDREB1在植物抗逆过程中具有重要功能,通过同源克隆的方法,我们在花生中又进一步分离到两个DREB类基因——AHTINY1(FM955394)、AHTINY2(FM955395)。同源序列比对显示:AHTINY1与TINY2(NM_121197)基因具有更近的亲缘关系,同源性可高达82%,而AHTINY2与大豆中的DREB3(DQ208969)的同源性可达到62%。AHTINY1、AHTINY2基因内部均含有AP2/EREBP结构域,分别编码205、209个氨基酸残基。表达模式分析显示:AHTINY1、AHTINY2为组成型表达;AHTINY1受低温、尤其是ABA和乙烯诱导,而对干旱和盐胁迫几乎没有响应;而AHTINY2仅受乙烯诱导。目前已构建了AHTINY1、AHTINY2的正、反义植物表达载体,相关遗传转化及转基因植株筛选的工作正在进行中。 作为植物中特异存在的DREBs类转录因子,其在植物应答干旱、高盐和低温等非生物胁迫中具有重要作用。本研究通过对花生中DREBs类转录因子相关基因的分离及功能验证,为进一步实现对花生进行品质、性状改良,创新花生抗逆新种质具有积极的指导作用;也为获得植物综合抗逆能力提高的作物新品种提供候选基因及理论指导。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:Q943

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