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油菜(Brassica napus)是我国乃至世界最重要的油料作物之一,它供应我国50%的食用植物油,也是解决全球能源短缺的重要原料作物。各种生物和非生物逆境胁迫是影响油菜产量的重要限制因子。挖掘油菜重要抗逆功能基因从而进行抗逆品种分子改良是提高油菜产量的重要策略,而逆境条件下基因表达的分析是鉴定抗逆功能基因的重要切入点和研究组成部分,本文以此为中心展开研究,其主要工作分为以下三个部分: 1.油菜在多种胁迫条件下实时荧光定量PCR内参基因的稳定性评估 实时荧光定量PCR(qRT-PCR)是研究基因表达的目前最常用和最重要的技术,而在不同实验条件下正确地选取内参基因是决定qRT-PCR分析结果准确度的关键因素。目前关于在不同的物种、组织和胁迫条件下qRT-PCR内参基因稳定性的评估已被广泛地研究,然而,对于油菜在生物和非生物胁迫条件下内参基因的系统性的评估和筛选的研究尚未展开或未见报道。 本研究以油菜中双九号为实验材料,联合运用geNorm和NormFinder分析程序对从目前广泛使用的内参基因中以及基因芯片数据中挑选的9个油菜候选内参基因(EF1-α,ACT,PP2A,SAND,UBC9,UBC21,TIP41,F-box,和ZNF),在8种不同的外界胁迫处理条件下的5个时间点共120个油菜叶片样品中对其表达的变异度和稳定性进行了系统的评估,结果表明,PP2A和TIP41是盐胁迫下最适的内参基因;TIP41和ACT7是铬胁迫下最适的内参基;PP2A和UBC21是干旱胁迫下最适的内参基因;F-box和SAND是低温胁迫下的最适内参基因;F-box和ZNF是水杨酸胁迫下的最适内参基因;TIP41、ACT7和PP2A是茉莉酸胁迫下的最适内参基因;TIP41和ACT7是脱落酸胁迫下的最适内参基因;TIP41、UBC21和PP2A是菌核病胁迫下的最适内参基因。本研究鉴定了油菜在各种胁迫条件下的最适内参基因,这为今后在油菜以及其它芸苔属植物中使用qRT-PCR进行基因表达研究建立了重要的平台。 2.逆境条件下油菜抗逆相关基因的诱导表达分析 根据上面的结果,选取适合不同胁迫条件的内参基因,使用qRT-PCR调查了6个抗逆相关基因(BnWRKY40、BnWRKY33、BnMKS1、BnMPK4、BnNPR1和BnMYC2)在上述8种胁迫条件下的表达情况,结果显示这些基因在不同的胁迫条件下具有不同的响应表达模式,表明它们是各种环境逆境的应答基因。其中,外源施用SA、MeJA和ABA分别对BnNPR1、BnMYC2和Bn WRKY40有正调控作用;BnMPK4、BnMKS1、BnWRKY33在菌核病侵染条件下协同表达;特别是BnWRKY40对多种胁迫产生立即早期的应答响应,暗示BnWRKY40转录因子可能是油菜防御多种胁迫的重要调控因子。这些基因在胁迫下的表达分析结果为进一步研究它们的抗逆功能提供了候选基因的参考信息。 3.Bn WRKY40油菜转基因植株的构建 为进一步研究BnWRKY40在油菜中的抗逆生物学功能,本研究构建了BnWRKY40的植物过量表达载体和RNAi抑制表达载体,并转化油菜中双九号品种,获得BnWRKY40过量表达油菜转基因株系9株,RNAi抑制表达转基因株系3株。这为进一步研究BnWRKY40的抗逆功能提供了转基因材料基础。