小麦TaCIPK2基因的表达分析及其在转基因烟草中抗旱功能的研究

【摘要】：干旱、高盐、低温等非生物胁迫严重制约植物生长发育,使作物的的产量及品质下降。植物在长期进化中,形成了一套精细的调控机制来响应各种非生物胁迫,以适应多变的环境。研究表明,Ca2+感受器CBL蛋白与其相互作用的蛋白激酶CIPK形成的CBL-CIPK复合体,在植物响应非生物逆境胁迫中起重要作用。目前,在重要粮食作物小麦中有关CBL-CIPK的研究报道十分有限。本文在已克隆的一个小麦CIPK—TaCIPK2的基础上,对该基因的表达模式及生物学功能进行了研究,主要研究结果如下:(1)利用实时荧光定量qRT-PCR技术,分析了小麦不同组织及经NaCl、PEG、H2O2和ABA处理下TaCIPK2基因的表达模式。发现在所检测的组织中,TaCIPK2基因表达水平存在差异,在叶和茎中表达量最高。在叶中,除NaCl处理外,PEG、ABA、H2O2处理均能明显上调TaCIPK2的表达;而在根中,各处理无明显变化。(2)利用农杆菌介导遗传转化法,将真核表达载体pBI121-TaCIPK2-GFP导入到小麦叶片细胞中进行亚细胞定位分析,结果显示,TaCIPK2为全细胞定位。(3)将构建的酵母表达载体pGADT7-TaCIPK2与pGBDT7-TaCBLs共转入到酵母细胞中,发现TaCIPK2能与TaCBL1,TaCBL2,TaCBL3和TaCBL4相互作用。(4)采用农杆菌介导的遗传转化法,将表达载体pBI121-TaCIPK2-GFP成功转化烟草,通过筛选获得了TaCIPK2过表达转基因烟草。干旱胁迫下表型分析结果表明,TaCIPK2转基因过表达株系对干旱处理的耐受性显著增强;生理生化分析结果表明,与对照株系相比,TaCIPK2过表达转基因株系具有更低的IL、MDA、H2O2含量及高的抗氧化酶活性。外源ABA存在下种子的发芽率更低,说明TaCIPK2转基因植株对外源ABA更加敏感。气孔开度实验结果显示,渗透胁迫下TaCIPK2过表达转基因株系气孔关闭的更快。以上研究结果表明,TaCIPK2作为一个正调控因子,在植物响应干旱胁迫中发挥重要作用。