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《中国农业科学院》 2006年
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TERF1在转基因水稻中的功能分析

高淑梅  
【摘要】:在长期的进化过程中植物形成多种适应机制以应答不同的生物胁迫和非生物胁迫,其中转录因子激活或者抑制基因的表达是植物适应逆境胁迫的重要方式之一。大量研究表明乙烯反应因子(Ethylene responive factor,ERF)是植物特有的一类转录因子,它在植物生长发育、逆境胁迫应答等方面具有重要的调控功能。本实验室以GCC-box为bait,利用酵母单杂交系统从番茄cDNA表达文库中筛选到ERF类转录因子家族的一个新成员TERF1。在烟草中过表达TERF1能明显提高烟草的耐旱性、耐盐性和ABA的敏感性,表明TERF1是一种多功能ERF转录因子,深入探讨TERF1调控下游功能基因的表达是剖析TERF1调控植物非生物胁迫抗性机理的关键。鉴于水稻在我国农业生产和粮食安全中的的重要地位以及其相对清楚的生物信息基础,本实验拟通过建立转TERF1水稻,在明确TERF1在植物非生物胁迫中的功能的基础上,阐明TERF1可能参与的信号调控途径,为分子设计育种提供优良的抗性基因和材料。 首先,通过农杆菌介导方法获得并鉴定了11个TERF1水稻转基因株系,同时进行繁殖,用T2代转基因水稻进行非生物胁迫下的生理功能鉴定,即对六日龄幼苗分别进行干旱和PEG处理。实验表明TERF1能够提高转基因水稻的抗旱性和渗透胁迫抗性,在25mM PEG(PEG6000)处理30hr后,野生型水稻(WT)叶尖发生明显萎蔫,转TERF1基因水稻株系(OE)发生萎蔫的程度较轻,并且转基因株系根部明显比野生型发达;在恢复培养20天后,WT存活率为33.3%,OE-5存活率为88.9%,OE-18和OE-30存活率达到100%。在干旱处理下,野生型水稻叶片发生明显萎蔫,叶片向心卷曲,转基因株系只有少数叶片萎蔫。研究发现,在正常生长状态下,转基因水稻的脯氨酸含量、胞质总蛋白等渗透调节物质的含量明显高于野生型,表明TERF1的表达可能通过改变水稻体内渗透调节物质提高植物非生物胁迫的抗性。我们进一步从从分子水平剖析了TERF1提高转基因水稻的非生物胁迫抗性的可能途径。即通过生物信息分析,从已发表的文章中挑选启动子中包含GCC-box或者CRT/DRE顺式作用元件的功能基因,并以这些基因特异序列部分设计引物,采取RT-PCR的方法检测这些功能基因的表达。我们的研究表明转基因植株中渗透胁迫相关基因LIP5和WCOR413-like基因的表达量明显增多,并且在氧化胁迫中发挥重要功能的OsPrx基因的表达量也明显高于野生型,说明TERF1通过提高了一些相关基因或者下游基因的大量表达从而提高转基因水稻的非生物胁迫抗性。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S511

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