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在农作物的栽培中,非生物胁迫是限制植物生长及产量的主要因子。玉米是集粮食、饲料和工业原料于一体的我国第二大粮食作物,在国家粮食安全及国民经济发展中占有举足轻重的地位。干旱缺水、土壤盐渍化等非生物胁迫已经成为我国许多地区玉米生产的主要限制因素,直接影响着玉米的生长及产量。传统的抗逆育种存在着周期长、费时费力的不足,而利用基因工程技术可以将抗逆基因导入植株提高植物对非生物胁迫的抗性已经具有广泛的应用。因此发掘玉米中抗非生物胁迫的基因并利用基因工程改造玉米是提高玉米在非生物胁迫下稳产或减产少的有效途径。近年来,已有报道前体mRNA(pre-mRNA)剪切因子能够响应非生物胁迫并提高非生物胁迫的抗性。在本研究中,我们在玉米中克隆了一个pre-mRNA剪切因子SKIP同源的基因ZmSKIP,并且研究了它在逆境中的功能,为玉米抗逆基因工程育种提供重要的参考。主要结果如下:1、ZmSKIP编码一个含有609个氨基酸的蛋白。对蛋白保守结构域的分析结果显示ZmSKIP具有SNW/SKIP蛋白特有保守的S-N-W-K-N序列,与水稻中的SKIP基因同源性高达85%。ZmSKIP具有一个核定位序列。根据其核酸序列分析,在玉米基因组中,SKIP基因只有一个拷贝。通过生物信息学分析,ZmSKIP是SNW/SKIP共剪切基因的同源蛋白。2、ZmSKIP转录受干旱、高盐、ABA(Abscisic Acid)的诱导。在ZmSKIP启动子驱动GUS基因表达的转基因烟草中,GUS染色表明GUS在测试的各组织中都有表达,尤其在幼嫩的叶片中表达强烈。GUS酶活性荧光测定结果表明在NaCl、甘露醇、PEG(Polyethylene Glycol)和ABA的处理条件下表达明显增强。3、为了证实ZmSKIP蛋白的亚细胞定位,构建了CaMV35S:ZmSKIP::GFP融合表达载体,并转化烟草原生质体,激光共聚焦显微观察结果显示ZmSKIP定位于细胞核。4、为进一步确定ZmSKIP基因的功能,构建了CaMV35S启动子驱动ZmSKIP的表达载体并转化烟草。在含有300mM甘露醇、200mM NaCl和0.1mM ABA的MS培养基中,转基因烟草的根生长受到的抑制较少。在干旱、高盐和ABA处理条件下,土壤中生长的转基因植株表现出了明显的抗性。5、在逆境处理条件下测定了超表达ZmSKIP转基因烟草T1代植株和野生型烟草植株的抗氧化酶如超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)的活性和丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量以及相对电导率(Relative Electrical Conductivity,REC)。结果表明,在干旱、甘露醇、NaCl和ABA处理条件下,相对于野生型烟草,转基因烟草表现出较高的抗氧化酶活性和较低的相对电导率(伤害率)和MDA含量。6、采用荧光定量PCR方法测试了在甘露醇、NaCl和ABA处理12小时的植株中的逆境相关基因的表达量,结果也显示,相对于正常条件下生长的烟草,超表达ZmSKIP转基因植株在甘露醇、NaCl和ABA处理12小时条件下,CAT基因表达均明显上调。对于APX基因,转基因烟草在处理后都有上调,而野生型烟草则是下调。对于PR5基因,野生型烟草在处理后出现下调,转基因烟草在甘露醇处理条件下有明显上调。7、在外源水杨酸(Salicylic Acid, SA)处理条件下,GUS酶活荧光定量分析以及生理生化指标和植物表型分析表明,与野生型烟草相比,超表达ZmSKIP转基因烟草并没有表现出明显的差异。ZmSKIP对于外源水杨酸也没有表现出明显的诱导。以上结果表明,在烟草中超表达ZmSKIP能够提高植株非生物胁迫抗性,ZmSKIP基因能作为一个很好的候选基因应用于提高转基因植物抗性。