拟南芥功能未知基因At4g32960的定位及抗逆性的初步研究

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拟南芥,作为第一个完成全基因组测序的高等植物,到目前为止,仍有大量功能未知的基因有待我们去探索。随着反向遗传学的发展和现代分子生物学技术的改进,这些功能未知基因的定位、基因功能的分析,基因的表达与调控的研究正越来越得到人们的重视。 本文旨在研究拟南芥基因组中的功能未知基因At4g32960的定位及其与抗逆性有关的功能。At4g32960位于拟南芥第四条染色体上,基因全长1563bp,该基因所编码的蛋白序列有264个氨基酸(约29 KD)。软件预测显示该蛋白既非信号肽,也不是线粒体或叶绿体蛋白。通过与动物基因的比对,推测该基因可能作为一种转录因子在植物的休眠过程起作用。 本实验室首先从Tair网站中获得该基因全序列,通过Promoter2.O软件分析推测其启动子可能存在的区域,设计引物,将该启动子全序列克隆出来并连入适当的载体pCAMBIA3301,经过花浸染法转化进入拟南芥使其在拟南芥体内表达,由于载体本身所带有的Bar基因,用除草剂筛选抗性苗,通过对报告基因的检测确定目的基因的组织化学定位。 实验中发现该基因的组织化学定位随生长时期的不同而不同:幼苗时期,表达部位在根部;营养生长期在根的疏导组织、叶脉、表皮毛中有表达;生殖生长期,基因的表达转移到根的成熟区和花药中。 构建At4g32960-EGFP融合基因植物表达载体,并用花浸染法转化拟南芥,同样用除草剂筛选抗性苗,通过激光共聚焦显微镜检测对At4g32960进行了初步的亚细胞定位。之后,将该融合基因连入酵母表达载体YEplacl95并转化酵母细胞,同样用激光共聚焦显微镜检测带有目的基因的酵母和野生型酵母从而达到对At4g32960的亚细胞定位。实验结果显示,该基因定位在细胞质中。 将克隆得到的At4g32960连入pCAMBIA3301载体,构建植物过量表达载体,转化拟南芥,除草剂筛选以获得纯合子用于下一步对基因功能的研究,并进一步将该基因与Histag基因的融合基因一起连入酵母表达载体YEplac195,构建酵母过量表达载体,转化野生型酵母细胞K601。PCR筛选阳性克隆,并进一步通过Westerm验证该基因确实在酵母体内得到表达。通过转基因酵母和野生型酵母在各种胁迫条件下的生长情况的比较推测该基因的功能。通过比较我们发现,在高盐、高温和低温胁迫条件下,转基因酵母的生长状况明显好于野生型酵母,而在氧化胁迫和低盐条件下,两种酵母的生长状况没有太大差别,这说明,该基因可能参与植物高盐和温度胁迫的调节。 同时,我们订购了At4g32960基因的T-DNA插入突变体salk-106519,并通过PCR检测获得突变体纯合子,将其与野生型拟南芥同时放在不同浓度的NaCl、H2O2、ABA、高温、低温等胁迫条件下培养,我们发现高温下野生型的生长情况要好于突变体纯合子,其他条件下突变体与野生型植株的生长情况相差不大,由此推测该基因可能参与拟南芥高温胁迫下的生长调节,这一结果进一步验证了上述酵母实验。
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