【摘 要】
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玉米是我国主要的粮食和经济作物,随着环境污染问题的加重和淡水资源的减少,玉米产量受到严重影响。因此改善作物生产环境和培育具有抗逆、高产的玉米品种是解决和提高我国目前玉米生产困境的有效途径。B3基因超家族成员含有在高等植物中能够与特异DNA基序结合的保守结构域,部分成员在植物响应逆境胁迫和生长发育过程中起重要作用。作为B3基因家族的一个关键基因,已知拟南芥NGLAL2基因在种子大小的调控过程中起重要
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玉米是我国主要的粮食和经济作物,随着环境污染问题的加重和淡水资源的减少,玉米产量受到严重影响。因此改善作物生产环境和培育具有抗逆、高产的玉米品种是解决和提高我国目前玉米生产困境的有效途径。B3基因超家族成员含有在高等植物中能够与特异DNA基序结合的保守结构域,部分成员在植物响应逆境胁迫和生长发育过程中起重要作用。作为B3基因家族的一个关键基因,已知拟南芥NGLAL2基因在种子大小的调控过程中起重要作用,但目前玉米中关于NGAL2基因的功能还未见报道。本研究拟克隆玉米中NGAL2的同源基因ZmNG2059,并对其潜在的生物学功能进行深入分析,主要研究结果和结论如下:1、蛋白质结构域分析表明,ZmNG2059基因含有保守的B3结构域。组织表达模式分析显示此基因在玉米生长的各个时期都普遍表达,但在根中表达量最高。不同的非生物胁迫处理下,ZmNG2059能够响应脱落酸诱导、干旱、盐离子及重金属胁迫。通过构建融合表达载体pMDC43-ZmNG2059-GFP在烟草中瞬时表达,结果表明ZmNG2059-GFP融合蛋白定位在细胞核中。2、通过构建ZmNG2059过表达载体,转化拟南芥ngal2ngal3功能缺失突变体。结果表明ZmNG2059不能回补拟南芥ngal2ngal3功能缺失突变体大种子的表型,说明ZmNG2059基因可能不同于拟南芥NGAL2,并没有参与到种子发育的生物学过程。3、在响应逆境胁迫方面,我们根据非生物胁迫下诱导表达的结果,对突变体及回补植株进行了 NaCl、CdCl2、甘露醇及ABA处理。分析表明ZmNG2059可能不能对盐离子及重金属胁迫做出响应,在经不同浓度NaCl和CdCl2处理后,回补植株的表型与突变体和野生型对照无差异。在甘露醇处理下,回补植株的根长比突变体长了约21.7%,并且回补植株比突变体表现出对ABA更高的敏感性。在野生型拟南芥中过表达玉米ZmNG2059,结果显示,在真实干旱下,过表达拟南芥存活率比野生型高280%左右,并且过表达植株比野生型表现出对ABA更高的敏感性。以上结果说明,ZmNG2059是参与植物ABA信号调控植物抗旱的关键基因。4、通过对ABA通路相关基因的表达分析,发现在ABA处理下,过表达植株中ABA通路及ABA合成相关基因(RD22、NCED3、MYB2)的表达量明显高于野生型植株,而不依赖于ABA途径的CBF1基因表达量差异不明显。结果表明,ZmNG2059基因在ABA信号网络中发挥作用,可能通过依赖ABA信号途径来增强植物对干旱胁迫的适应性。
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