黄瓜耐热相关基因的鉴定及其热响应作用的初步分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:felixjun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
黄瓜(Cucumis sativus L.)作为我国重要的蔬菜经济作物,其栽培面积大且种植范围广,具有很好的经济价值。黄瓜具有喜温但是不耐热的生长习性,高温是影响黄瓜夏季露地栽培以及保护地种植的产量和品质的主要非生物胁迫因素之一。当环境温度超过35℃时,会对黄瓜造成热损伤,导致植株长势弱、授粉成功率低和果实畸形等问题,影响黄瓜的商品性和经济价值。随着全球变暖的日益加剧,频繁的高温天气会严重影响黄瓜的生产。因此,研究黄瓜耐热分子机制、定位黄瓜抗热基因和选育耐热黄瓜品种是非常重要的。本研究利用正向和反向遗传学的方法,鉴定和分析了黄瓜的耐热候选基因,为黄瓜耐热分子机制的研究奠定了基础。本研究对黄瓜热敏感突变体hs1进行了表型鉴定和遗传分析。结果表明:在35℃的高温下,hs1突变体叶片呈现白化现象,白化由叶缘向叶心发展,严重时整叶白化枯死,植株生长明显受阻;而华北型黄瓜品种‘9930’的叶片在高温下则保持常绿。遗传分析结果表明,热敏感突变体是隐性单基因控制的突变体。为了鉴定hs1与9930之间基因的差异,本研究以hs1和9930为亲本进行杂交,得到了F2代群体。应用BSA法将F2代群体中热敏感表型和非热敏感表型的植株混池取样,进行基因组重测序。根据基因组重测序数据,将得到的SNP与表型进行关联分析,对hs1进行粗定位。关联分析的结果表明,hs1基因定位在1号染色体末端InDel-8和InDel-9两个标记之间,物理距离约1.26 Mb。根据粗定位的结果,使用InDel-8和InDel-9两个标记对1200棵F2代单株进行基因型分析,共筛选出33个交换单株。结合重测序的数据,在InDel-8和InDel-9两个标记之间,又开发了5个SNP标记。用这些标记筛选33棵交换个体,最终将hs1基因定位在1号染色体上的SNP-3和SNP-4两个标记之间,物理距离约232.3kb,区间内有19个候选基因。为了鉴定更多参与黄瓜热激反应的基因,以9930为试验材料,通过转录组测序,对42℃高温处理0h、3h和6h后的黄瓜幼苗进行基因表达水平分析,得到大量存在差异表达的与耐热相关的基因,这些差异表达基因主要参与代谢途径和蛋白质的合成途径。在差异表达的基因中,有许多Hsp家族的基因,包括Hsp20、Hsp70和Hsp90,并且这些基因受热胁迫诱导上调表达,说明这些基因可能在黄瓜的热激反应中发挥正向调节功能。此外,许多编码转录因子的基因的表达水平也受热诱导而提高,主要包括AP2、MYB、WRKY、bHLH和HSF类转录因子。结合转录组测序数据,本研究利用生物信息学的方法,对黄瓜中的Hsf基因进行了分析,包括其结构特征,染色体位置,组织表达特性,系统进化关系及蛋白互作预测。CsHsf-7作为重要的热激转录因子,与CsHsp20、CsHsp70和CsHsp90都存在预测的蛋白互作关系,说明CsHsf-7可能通过激活下游CsHsp的表达来提高黄瓜的耐热性。本研究利用瞬时转化的方法,将35S启动子驱动的CsHsf-7的过表达载体注射到黄瓜子叶中,在注射2d后,对黄瓜幼苗进行42℃、12h的热处理。结果表明,注射空载体(35S::)的黄瓜子叶在热处理后出现明显的萎蔫,子叶向下弯曲角度大。而注射35S::CsHsf-7的黄瓜幼苗的耐热性明显高于对照,子叶弯曲角度小,说明CsHsf-7在黄瓜的热激反应中发挥重要的作用,能提高黄瓜幼苗的耐热性。qRT-PCR结果表明,过表达CsHsf-7可以诱导其下游的CsHsp基因的表达,说明CsHsf-7可能是黄瓜热激反应中的重要调节因子。总之,本研究利用正向、反向遗传学和生物信息学的方法,鉴定和分析了黄瓜的耐热基因,为黄瓜耐热分子机制的研究奠定了基础。
其他文献
计算机教学在很多专业都已实现了专业渗透,与相应专业达到了实质性的结合.但在高等中医药院校,由于学科之间的跨度太大,计算机课程至今仍处于单纯的计算机教学,学生对计算机
我国国家大数据战略进入新时代,实施国家大数据战略,要明确指导思想和实施路径;政府应着力在体制机制、法治建设、政策供给、试点示范、资源共享、发展环境、数据安全、人才
期刊
目的:观察原发性高血压(EH)患者的血清胱抑素C(Cys C)水平变化及血管损害情况,分析血清Cys C水平与EH患者血管损害的相关性,探讨利用血清Cys C水平判断EH患者不同血管损害的
随着社会的发展,建筑色彩逐渐地得到越来越多的重视,其中商业街区建筑更是当代建筑群体的代表,其色彩更是外立面设计的重要一环.本文对商业街区建筑色彩的功能与形式、商业街
统战工作社会化是当前统战工作发展的一大趋势,也是全面贯彻落实党的统战政策的必然选择。深入研究基层统战工作社会化问题,探索有效的工作方法和工作思路,对于发展、壮大爱
近年来,国内外众多研究者在量子点领域持续探索,利用低维纳米材料的特殊活性发展高性能、低功耗的气体传感器。半导体气体传感器的基本原理是目标气体与材料表面的相互作用导
目的探讨系统性红斑狼疮(SLE)患者外周血单核细胞(PBMC)中T细胞仁嗜银蛋白(AgNORs)和T细胞亚群及辅助性T细胞亚群(Th)的关系及其临床意义,指导临床诊断与治疗.方法PBMC经多克
近年来,城市交通拥堵问题日趋严重,城市土地利用与交通发展不协调是其重要原因之一。本文站在宜居城市的角度,以重庆市渝北区龙溪街道为例,基于减少跨社区或交通小区非通勤出