MicroRNA164对盐芥发育及抗性作用的研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:lihaolong2005
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盐胁迫是严重影响植物生长和发育的非生物胁迫因素之一,对植物造成很大的伤害。泌盐是植物抗盐的一种途径。不同植物泌盐的方式不同。拟南芥可以通过叶齿边缘排水器的吐水作用发生泌盐过程。植物的排水器对于调节水势、防止叶片萎蔫有极其重要的作用。而排水器位于陆生植物叶脉的顶端,即叶片尖端或边缘。拟南芥中microRNA164(miR164)通过调控CUC2的表达量来控制叶边的缺刻程度,所以叶边缺刻的发育可能会影响排水器的形成,进而对植物的抗盐能力产生影响。  MicroRNA(miRNA)是真核生物中一类非编码短的小分子RNA,长度约为20~24 nt,由一段70-80 nt的含有发夹结构的单链RNA前体经过剪切之后形成的。在植物体内,miRNA通过负调控目标基因即转录调控因子mRNA的表达来调控植物的生长发育。  IPS1是2007年 Jose′Manuel等发现的一个非编码蛋白质基因,能够与miR399形成不完美的关键错配螯合miR399,导致后者不能与其靶基因PHO2的mRNA配对并剪切靶基因mRNA,最终使得拟南芥中靶基因mRNA大量积累,把这种抑制机制定义为目标模拟。目标模拟为miRNA的功能分析提供了一种新方法。  盐芥是与拟南芥近缘的模式植物,能够耐受高盐胁迫,而且具有基因组数量小、生活史较短、种子含量丰富,易于被转化等优点。因此本文旨在利用盐芥作为试验模式系统来研究miR164对盐芥叶边缺刻发育及其耐盐性的影响,这对研究植物对盐胁迫的反应并揭示植物的耐盐机理有重要意义。  本文首先克隆了盐芥中ThCUC2基因。利用简并引物克隆到ThCUC2基因核苷酸片段的100bp-499 bp之间的区域。但是由于miR164在拟南芥中与其靶基因CUC2的互补位置位于774bp-794 bp区段,所以又进一步根据克隆出的ThCUC2中间片段设计特异引物,通过3–RACE PCR克隆到了ThCUC2的3′端序列。同时由于扩增出的序列与拟南芥中CUC2同源性极高,因此根据拟南芥cDNA序列在5?端ATG起始密码子附近设计引物克隆到了盐芥ThCUC2基因的19 bp-100 bp区段。经过序列拼接之后得到ThCUC2基因1094 bp的cDNA片段,编码364个氨基酸。  为了验证盐芥 ThCUC2基因在盐芥中的组织表达特异性,提取野生型盐芥的根、茎、叶、花、果实中的总RNA,反转录之后做实时荧光定量PCR(Real-time PCR)进行盐芥中ThCUC2基因的组织特异性表达分析。发现ThCUC2基因在野生型盐芥叶中表达量最高。  然后以拟南芥基因组DNA为模板克隆IPS1基因和miR164基因。分别构建以下两个载体并转化野生型盐芥:一,miR164沉默载体,将IPS1和miR399互补配对中关键错配位点两端的序列替换成能够与 miR164进行互补的片段,经过替换和连接之后的IPS1连接到pCAMBIA-3301H表达载体中并转化入农杆菌,通过花浸染法浸染野生型盐芥,利用0.2%basta溶液筛选和PCR鉴定获得miR164沉默转化株系15株。与野生型盐芥相比,miR164沉默转化株系莲座叶呈簇状,叶子边缘的锯齿型缺刻较明显,且茎生叶出现腋生芽、花序的节间距变短、开花时间滞后。二,构建miR164过量表达载体,将miR164基因与pCAMBIA-3301H载体连接后用与一中相同的实验方法得到盐芥miR164过量表达阳性转化株系17株。这些株系出现开花时间提前,花序的节间距加长、分枝增多等表型,但叶子边缘的缺刻未发现有明显变化。
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