【摘 要】
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山核桃(Carya cathayensis Sarg.)为胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya Nutt.)的木本油料经济树种。然而,在山核桃生长发育过程中容易受到干旱、盐渍、高温等不利环境灾害,从而造成生长缓慢、叶片脱落、落花落果甚至树体死亡,导致果实的品质和产量降低。生长素作为植物生长发育过程中最重要的植物激素,其极性运输、信号转导以及与逆境胁迫的关系引发科学家们的重视。生长
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山核桃(Carya cathayensis Sarg.)为胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya Nutt.)的木本油料经济树种。然而,在山核桃生长发育过程中容易受到干旱、盐渍、高温等不利环境灾害,从而造成生长缓慢、叶片脱落、落花落果甚至树体死亡,导致果实的品质和产量降低。生长素作为植物生长发育过程中最重要的植物激素,其极性运输、信号转导以及与逆境胁迫的关系引发科学家们的重视。生长素内流转运载体AUX/LAX基因参与植物应对多种非生物胁迫的响应过程。本研究利用山核桃基因组和转录组数据库获得CcAUX/LAX基因家族序列,经克隆后进行生物信息学分析,同时分析家族基因的组织特异性及其在非生物胁迫下的表达模式,并通过转基因对CcLAX3基因的功能进行进一步验证。主要研究结果如下:(1)共克隆获得了8个CcAUX/LAX基因CDS序列;序列比对显示该家族蛋白有较高的保守性,与木本植物中的同源蛋白有更近的亲缘关系;该家族蛋白具有10个跨膜结构域,亚细胞定位证实CcAUX/LAX蛋白均定位在细胞膜上。(2)CcAUX/LAX基因的组织特异性表达分析显示,该家族成员在根、茎、叶、花和果实中呈现不同的表达丰度,在根中的表达量较高,而在茎中的表达量较低。构建CcAUX/LAXp::GUS载体并转入拟南芥中,组织化学染色定位显示,CcLAX2、CcLAX3和CcLAX4基因均在叶脉和下胚轴中表达,但在根和侧根中的表达模式不一致。CcAUX/LAX基因对干旱和盐胁迫响应程度不同。(3)顺式作用元件分析显示,CcAUX/LAX基因启动子上包含大量的光响应、激素响应以及非生物胁迫响应元件。将CcLAX3基因启动子在烟草中瞬时表达,发现其活性受IBA和Na Cl的强烈诱导;但在干旱胁迫和ABA处理下,启动子的活性却被抑制。(4)对CcLAX3过表达拟南芥进行干旱、盐胁迫处理,结果显示其种子萌发率高于野生型,但主根长度和侧根数在干旱处理25天后显著低于野生型。同时过表达株系中多数非生物胁迫相关基因的表达量下降,植株对胁迫的耐受性也有所降低。
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