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植物DHS生物学功能的初步研究

凌宇  
【摘要】: eIF-5A(eukaryotic translation initiation factor 5A,真核细胞翻译起始因子)是目前发现的唯一含有特殊氨基酸-羧腐胺赖氨酸残基(hypusine)的蛋白质。DHS(deoxyhypusine synthase,脱氧羧腐胺赖氨酸合酶)催化eIF-5A翻译后进行羧腐胺赖氨酸修饰。eIF-5A是目前发现的DHS唯一底物,二者功能密不可分。在人与酵母中已有众多对eIF-5A及DHS的研究,表明与细胞中许多生命活动有关,但确切功能还不清楚。本研究对DHG和eIF-5a基因的表达特性进行了RT-PCR分析,并且利用病毒诱导基因沉默(VIGS)及反义RNA技术对本生烟草(Nicotiana benthamiana)与普通烟草(Nicotiana tabacum)中DHS表达进行抑制,初步探索了DHS与eIF-5A在植物中的生物学功能,并试图验证是否抑制植物DHS表达水平可以作为植物遗传改良的新途径。本研究已取得如下相关研究进展: 1.通过半定量RT-PCR方法对DHS基因在杨树、烟草和拟南芥中的表达特异性检测,分析了DHS基因在植物体中的表达特点。 2.通过RT-PCR方法,分离了本生烟草(Nicotiana benthamiana)DHS的同源基因的cDNA片段;构建重组病毒表达载体;利用VIGS系统抑制烟草内源DHS基因的表达水平,运用各种分子生物学检测手段证实目标基因已被沉默;并对DHS基因表达沉默的植株进行了生物学鉴定,结果DHS抑制后,植株表现出生长增强、叶片衰老延缓和开花推迟等表型,且具有一定的抗旱性。 3.构建DHS的反义表达载体,利用农杆菌介导的方法转化普通烟草(Nicotiana tabacum),获得了整合反义DHS基因的转基因烟草。对T1代转基因烟草植株进行表型观察分析,表明抑制DHS的表达产生了对干旱、低温和高盐等逆境有明显抗性的效应。综合2与3的结果,暗示抑制DHS表达可能是植物遗传改良的新途径。 4.为了探索抑制DHS在植物遗传改良中的应用,并考虑到抑制DHS表达影响种子产量,本研究选择了以营养器官为经济用途的杨树为目标植物,从中分离了杨树DHS的cDNA序列,构建反义及正向DHS表达载体,农杆菌介导转化杨树,现已获得二十株反义DHS基因转化的PCR阳性杨树苗,为该研究的后续实验奠定了基础。同时,对提高农杆菌介导的杨树遗传转化率的规律进行初步探索。 5.分离了杨树DHS和拟南芥DHS和3个eIF-5a基因的启动子,并且构建了由 这些启动子转录调控GUS基因的检测表达载体,转化杨树与拟南芥,为研究这些启动子的表达特征奠定基础。


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