小麦TaCIPK9和TaCIPK23基因的分离及其抗非生物胁迫的功能分析

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小麦是世界上重要的粮食作物,在我国,小麦约占粮食总消费量的一半。干旱和高盐是限制小麦产量和品质的最主要非生物逆境要素。研究小麦响应逆境的分子机制对小麦抗逆分子育种有着重要意义。研究发现拟南芥CBL-CIPK复合体在与非生物逆境(如冷、ABA、盐、渗透胁迫、低K+浓度、高pH等)相关的钙离子信号转导中起到重要作用。因此将小麦CBL和CIPK基因作为研究抗逆分子育种的候选基因。本研究主要分离克隆了小麦TaCIPK9和TaCIPK23基因;构建酵母表达载体 pGADT7-TaCIPK9、pGADT7-TaCIPK23,使用酵母双杂交和β-半乳糖苷酶活性测量的手段研究它们与本实验室之前分离的小麦TaCBLs的相互作用;构建转酵母表达载体pYES2-TaCIPK9和pYES2-TaCIPK23,转入酿酒酵母,通过各种逆境处理获得它们抗非生物胁迫的初步结果,为后续的转基因植株研究提供了基础。  本研究取得的结果如下:  (1)分离克隆出小麦TaCIPK9和TaCIPK23基因;  (2)成功地构建了用于酵母双杂交的酵母表达载体 pGADT7-TaCIPK9和pGADT7-TaCIPK23。利用LiAc酵母转化办法,分别转入酵母菌株AH109和Y187,双杂交结果和β-半乳糖苷酶活性检测结果表明TaCIPK9与 TaCBL3、TaCBL4有最强的相互作用,TaCIPK23与TaCBL3有最强的相互作用。  (3)成功构建了用于酿酒酵母转化的表达载体 pYES2-TaCIPK9和 pYES2-TaCIPK23。利用LiAc转化办法,转化酿酒酵母INVSC1,分别使用盐胁迫、干旱胁迫、冷胁迫、热胁迫处理转基因酵母,研究该小麦基因的抗逆功能。结果表明TaCIPK9基因可以提高转基因酵母对盐胁迫和高温胁迫的耐受性,TaCIPK23基因可以增强转基因酵母对盐胁迫的耐受性。  上述结果为研究TaCIPK9、TaCIPK23和TaCBLs在小麦抗非生物盐应答中的分子机制打下基础。
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