【摘 要】
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芹菜(Apium graveolensL.)属于伞形科芹菜属,是一种重要的叶菜类蔬菜作物。芹菜原产于地中海和中东地区,在我国有着悠久的栽培历史。芹菜具有较高的营养和药用价值,富含芹菜素、类胡萝卜素、维生素、类黄酮以及挥发性的芳香成分,全株可入药。非生物胁迫是影响植物生长发育及产量和品质的重要因素。高温、低温、干旱和高盐胁迫会破坏植物细胞的膜结构,打乱植株自身的水分平衡,对植株的生长发育产生较大的影
【基金项目】
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国家自然科学基金(31272175); 江苏省农业科技自主创新资金基金[CX(2018)2007]; 江苏高校优势学科建设项目(PAPD);
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芹菜(Apium graveolensL.)属于伞形科芹菜属,是一种重要的叶菜类蔬菜作物。芹菜原产于地中海和中东地区,在我国有着悠久的栽培历史。芹菜具有较高的营养和药用价值,富含芹菜素、类胡萝卜素、维生素、类黄酮以及挥发性的芳香成分,全株可入药。非生物胁迫是影响植物生长发育及产量和品质的重要因素。高温、低温、干旱和高盐胁迫会破坏植物细胞的膜结构,打乱植株自身的水分平衡,对植株的生长发育产生较大的影响,进而影响植株的产量和品质。在植物防御反应和逆境胁迫应答过程中,转录因子发挥着重要的作用。本文筛选和鉴定了芹菜ICE1基因、AgbZIP16基因和62个芹菜bZIP转录因子,对它们的结构、理化性质及其对不同的非生物胁迫下的响应情况进行了分析。本文研究的主要结果如下:1、从芹菜品种‘津南实芹’中克隆获得转录因子基因AgICE1。序列分析结果显示该转录因子含有一个长度为1455 bp的开放阅读框(ORF),编码484个氨基酸,预测其编码蛋白质的相对分子质量为53.14kD,等电点为5.09。利用生物信息学方法分析AgICE1基因的结构和理化性质得知AgICE1属于亲水性蛋白。RT-qPCR检测与分析表明,AgICE1基因在芹菜叶片中相对表达水平较高,在根和叶柄中的相对表达水平较低,在高温、低温、干旱和盐胁迫条件下,AgICE1基因的相对表达水平普遍上调,且其对低温胁迫的响应更为明显。2、分析鉴定了芹菜bZIP转录因子家族中的AgbZIP16转录因子,AgbZIP16基因的表达受到高盐胁迫的诱导。AgbZIP16蛋白定位在细胞核中。盐处理24 h后,芹菜中AgbZIP16的表达水平显著升高。过量表达AgbZIP16能够提高转基因拟南芥的耐盐性,盐处理48 h后,抗逆相关基因的三个基因(CBF3、RD29A1和COR5A)的表达量在转基因植株中也显著上调。3、根据本课题组芹菜基因组和转录组数据,筛选和鉴定了 62个芹菜bZIP转录因子家族成员,根据系统发育树将芹菜和拟南芥的bZIP蛋白分为了 10个亚家族。系统发育和进化分析表明,在由低等植物向高等植物的进化过程中,bZIP家族转录因子的数目逐渐增加。蛋白互作网络分析表明芹菜bZIP转录因子可能参与了芹菜的多个生物学过程。此外,本文选取了 12个AgbZIP基因对他们在芹菜不同组织(根、叶柄和叶片)以及非生物胁迫下的表达情况进行了分析。结果表明,AgbZIP16转录因子基因对高温、低温、干旱和高盐胁迫均有响应。本文为芹菜的逆境响应研究提供了有用的信息,同时本研究可为分析芹菜中AgICE1基因和bZIP转录因子的调控机制提供依据,也为进一步选育芹菜新品种奠定了基础。
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