【摘 要】
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土壤盐渍化是制约农林业资源生产力的主要因素之一。为适应新的生长环境,绿色植物会通过启动抗逆相关基因表达、改变形态结构及启动自身抗氧化系统等措施来减缓盐害。越来越多的研究表明,C2H2型锌指蛋白在植物应答盐胁迫调控网络中扮演着重要角色。如今,对C2H2型锌指蛋白的研究主要集中于拟南芥、水稻、小麦、棉花等作物中的Q型锌指蛋白,而对于非Q型C2H2锌指蛋白的认识非常有限。前人从毛果杨中鉴定到109个C2
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土壤盐渍化是制约农林业资源生产力的主要因素之一。为适应新的生长环境,绿色植物会通过启动抗逆相关基因表达、改变形态结构及启动自身抗氧化系统等措施来减缓盐害。越来越多的研究表明,C2H2型锌指蛋白在植物应答盐胁迫调控网络中扮演着重要角色。如今,对C2H2型锌指蛋白的研究主要集中于拟南芥、水稻、小麦、棉花等作物中的Q型锌指蛋白,而对于非Q型C2H2锌指蛋白的认识非常有限。前人从毛果杨中鉴定到109个C2H2锌指蛋白基因Ptr ZFPs,其中62个编码的蛋白为非Q型锌指蛋白。鉴定、解析耐盐相关C2H2锌指蛋白基因的功能将为深入理解杨树应对非生物胁迫的分子机制提供重要参考价值。通过对之前转录组测序结果的分析,我们在山新杨木质部获得一个盐胁迫处理后显著上调的C2H2锌指蛋白基因,且该结构域中不具备Q型特征基序“QALGGH”,因其与毛果杨中的Ptr ZFP26序列一致,故命名为PdbZFP26(Populus davidiana×P.bolleana Zinc Finger Protein 26)。随后我们对PdbZFP26基因的功能和表达模式进行了分析,其主要工作与结果如下:1、对PdbZFP26基因进行生物生物信息学分析发现PdbZFP26基因编码686个(22种)氨基酸。PdbZFP26是一个典型的C2H2型锌指蛋白,系统发育进化树显示其为C型锌指蛋白,序列比对结果显示其锌指结构中不含有“QALGGH”基序,且PdbZFP26亚细胞定位在细胞核中。2、PdbZFP26基因表达模式分析结果显示,PdbZFP26主要在茎中表达且集中在木质部(包含维管形成层);除盐胁迫之外,ABA和BRs会引起PdbZFP26不同程度的上调,其中ABA胁迫诱导的上调幅度最为显著。3、为了验证PdbZFP26基因的功能,我们构建了含有PdbZFP26基因的过表达载体,并成功获得了转基因山新杨。我们先对转基因山新杨用Na Cl进行处理,发现转基因山新杨组培苗和移栽苗在盐胁迫下的生长状态都优于野生型山新杨。随后我们又对转基因山新杨的一些抗氧化指标、叶绿素含量和叶片失水率进行了测定,发现盐胁迫下转PdbZFP26基因山新杨中一些与抗氧化相关保护酶的活性和叶绿素含量都高于野生型山新杨而一些衡量植物过氧化程度的指标都低于野生型山新杨。由此可见转PdbZFP26基因的山新杨可以通过增加抗氧化物酶的活性、降低过氧化物质的积累、增强光合作用等方式来提高转基因山新杨的耐盐性。4、为了进一步验证PdbZFP26基因的功能,我们利用花序浸染法获得了转基因拟南芥。对其进行盐处理后发现过表达PdbZFP26基因能够提高拟南芥幼苗在盐胁迫下的根长和成苗的生长状态,叶片染色结果也显示过表达PdbZFP26基因能够降低盐胁迫对拟南芥生长造成的负面影响。因此可以说明,过表达PdbZFP26可通过增加抗氧化物酶活性、降低过氧化物质积累等方式来提高转基因植物对盐胁迫的耐受性。
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