菜用大豆转录因子GmPLZ及其互作蛋白的研究和菜豆ANK家族基因的鉴定

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:abaccj
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非生物胁迫严重影响农作物的生长、发育,造成了品质以及产量上不可估量的损失。因此研究作物的抗逆机制以及挖掘抗逆相关的功能基因对提高作物的抗逆性具有重要的意义,一些蛋白激酶、磷脂结合蛋白及转录因子均能在抵抗植物的逆境方面发挥着非常重要的作用。本文通过对过表达GmPLZ拟南芥的表型鉴定,发现GmPLZ转录因子在非干旱和高盐胁迫下发挥重要作用,并通过对其抗逆机制的研究,筛选出与其互作的两个候选蛋白GmPAK蛋白激酶和GmCap磷脂结合蛋白。通过酵母双杂交技术,验证了候选蛋白与GmPLZ转录因子之间的互作关系;另外利用绿色荧光GFP融合蛋白表达载体和实时荧光定量RT-PCR技术,对两个候选蛋白GmPAK蛋白激酶和GmCap磷脂结合蛋白的分子特征进行了描述,并阐述了GmPLZ转录因子在参与提高植物抗逆性方面的分子机制。通过对菜豆ANK家族基因的生物信息学、分子特征以及表达模式分析,发现ANK蛋白同样在植物抵抗非生物胁迫中扮演着重要的作用,结果如下:1. GmPLZ基因的抗逆性分析。通过RT-PCR分析发现GmPLZ基因在干旱和盐处理条件下上调表达,在干旱2h时表达量达到最高;在盐胁迫24h时表达量达到最高值。通过对GmPLZ过表达拟南芥的表型分析进一步证明,该基因在抵抗干旱和高盐胁迫中具有重要的作用。2. GmPLZ互作蛋白的筛选。利用酵母双杂交技术,构建GmPLZ-pGBKT7诱饵表达载体,对旱、盐胁迫的大豆cDNA文库筛选,通过对筛选结果的测序以及GenBank数据库比对分析,发现其候选蛋白主要参与植物逆境胁迫响应、生长发育和能量代谢等活动,通过进一步研究筛选出两个与其互作的蛋白:GmPAK蛋白激酶和GmCap磷脂结合蛋白。3.酵母双杂交验证GmPLZ与GmPAK和GmCap的互作。据文献报道,蛋白激酶和磷脂结合蛋白在感知和传导外界胁迫信号过程中扮演重要的作用,本文通过构建GmPAK-pGADT7和GmCap-pGADT7表达载体,并将其分别共转化酵母感受态细胞,通过酵母双杂验证与诱饵蛋白的相互作用,结果表明,在酵母体内GmPLZ与GmCap、GmPAK确实存在相互作用关系,结果暗示GmPLZ在植物抵抗非生物胁迫响应中具有重要的意义。4. GmPAK和GmCap蛋白的分子特征及表达模式分析。通过构建绿色荧光GFP融合表达载体GmPAK-GFP和GmCap-GFP,并将其分别转入拟南芥原生质体细胞,发现GmPAK和GmCap蛋白都具有膜定位特征;通过磷酸化特异抗体鉴定融合蛋白TF-His-GmPAK的自磷酸化活性。通过Real-time PCR分析,发现GmPAK基因在干旱胁迫下,上调表达,并24h时其表达量达到最高;在高温条件下,2h时表达量达到最高;在NaCl和BR的处理条件下,表达量没有明显变化。该结果说明GmPAK基因受干旱诱导表达。GmCap基因在干旱处理1h后表达量达到最大;但在高温、NaCl以及BR胁迫下,表达量并没有相对明显的变化。这些结果说明GmCap基因主要受干旱的诱导表达。5.菜豆ANK家族基因的系统分析。菜豆基因组中共有30个ANK家族基因,主要分布在9条染色体上,在第5条染色体上含有13个ANK基因。通过对蛋白结构域的分析发现,ANK25除了含有ANK结构域外,还含有一个RING结构域。其亚细胞定位结果显示,ANK25主要定位在细胞膜上。RT-PCR分析发现,ANK25对干旱、盐和ABA胁迫有响应。本研究为进一步研究菜豆ANK的分类及功能提供了有利的依据。
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