论文部分内容阅读
植物在自然环境生长发育过程中,会受到各种生物和非生物因素影响。极端温度、干旱、高盐和重金属等非生物逆境严重影响植物正常生长发育,并造成作物产量和品质下降。因此,研究植物非生物胁迫相关基因的功能对探究植物响应逆境胁迫的分子机制和作物抗逆分子育种具有重要意义。脱落酸-胁迫-成熟响应蛋白(abscisic acid,stress and ripening-induced protein,ASR)是近年来发现的与植物响应逆境胁迫和果实成熟有关的一类蛋白,新型禾本科模式植物二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中还未见有关ASR的研究报道。本研究以二穗短柄草为材料,在生物信息学分析的基础上,克隆得到了BdASR基因家族的5个成员;采用荧光定量RT-PCR技术,检测了BdASR基因在不同器官及不同逆境胁迫和信号分子处理下的表达差异;分析了转BdASR基因酵母在各种非生物逆境胁迫处理下的耐受性;通过酵母单杂交技术分析了BdASR基因编码蛋白的转录激活活性;对BdASR1进行了亚细胞定位分析;转化烟草(Nicotiana tabacum)并获得了阳性转基因植株。主要研究结果如下:1)从二穗短柄草基因组数据库中鉴定到BdASR基因家族的5个成员;设计特异引物,克隆得到了5个BdASR基因全长cDNA序列,分别命名为BdASR1、BdASR2、BdASR3、BdASR4和BdASR5。2)通过荧光定量RT-PCR技术,分析了BdASR基因在不同器官和不同处理条件下的表达模式,结果显示:同一BdASR基因在不同器官中的表达量不同,不同家族成员在同一器官中的表达量也存在差异;在渗透、高盐、低温以及信号分子ABA、ETH和H2O2处理下,BdASR家族成员的诱导表达模式存在差异。3)构建了pYES2-BdASR酵母表达载体,对转基因酵母分别进行H2O2、CuSO4、山梨醇、PEG、50℃和-20℃胁迫处理,发现BdASR1、BdASR2和BdASR3编码蛋白能够在一定程度上提高转基因酵母对CuSO4的耐受性。4)构建了pGBKT7-BdASR表达载体,通过酵母单杂交实验分析BdASR家族成员编码蛋白的转录激活活性,发现只有BdASR1蛋白具有转录激活活性。5)构建了pCAMBIA1304-BdASR1表达载体,进行洋葱表皮亚细胞定位研究,结果表明,BdASR1蛋白定位在细胞核,说明Bd ASR1可能以转录因子的形式在细胞核中发挥功能。6)将pCAMBIA1304-BdASR1表达载体转化农杆菌,并进一步转化烟草,获得转基因阳性植株。本研究结果及获得的阳性转基因烟草为进一步研究BdASR1在植物中响应逆境的作用提供了有参考价值的信息和实验材料。