栓质合成关键基因VvCYP86A1在耐盐中的功能研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:itcrasher9999
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盐胁迫是全球主要的环境胁迫之一。葡萄具有一定的耐盐能力,探讨其耐盐基因功能具有实践意义。葡萄的耐盐性与其拒Na+特性密切相关,而在拒Na+的诸多途径中,质外体屏障被认为是植物阻挡有害离子吸收最直接、最有效的作用,葡萄栓质层是质外体屏障的重要部分,关于葡萄栓质层合成关键基因的研究鲜见报道。本论文使用耐盐葡萄品种Crimson Seedless,初步筛选、确定根部栓质层参与葡萄耐盐的关键基因VvCYP86A1,并对VvCYP86A1的耐盐功能进行了研究,对VvCYP86A1基因启动子进行了克隆和表达特性研究。本文为探究VvCYP86A1在耐盐中的功能,为培育耐盐的优良葡萄品种、进一步扩大盐碱地区葡萄可种植面积奠定基础。1.确定了VvCYP86A1极有可能参与了葡萄根部的盐胁迫响应本文以耐盐性有差异的葡萄品种Crimson Seedless和葡萄砧木品种1103P为研究对象,选其栓质形成过程中的关键基因VvCYP86A1为候选基因,在盐处理前后,分别对Crimson Seedless和1103P的根、茎、叶三个部位取样。通过Real-time PCR对兴趣基因的差异表达基因进行分析显示,盐胁迫后,在根、茎部位均呈现显著的上调表达,并呈现明显的根组织特异性,其中Crimson Seedless根中的上调趋势最为显著。表明葡萄VvCYP86A1极有可能参与了葡萄根部的盐胁迫响应。2.得到了VvCYP86A1不同维度的生物信息学信息通过对VvCYP86A1编码的蛋白序列使用多个在线分析软件进行生物信息学分析,预测分析了蛋白的结构、跨膜区、保守结构域等信息,为后续VvCYP86A1拟南芥过表达株系的获得与耐盐性分析提供理论基础。得到了VvCYP86A1蛋白的一级结构和氨基酸组成,预测其是亲水性蛋白质。预测了VvCYP86A1二级结构和三级结构,预测VvCYP86A1蛋白具有一个跨膜结构。对VvCYP86A1蛋白的保守结构域进行分析,在第30~506个氨基酸之间有一个典型的Pfam结构域。对VvCYP86A1编码蛋白互作的蛋白进行预测分析,结果表明有多个蛋白与VvCYP86A1存在着可能的相互作用。虽然这些蛋白的功能大多尚未揭示,但仍为我们的后续研究奠定了基础。对VvCYP86A1进行进化树分析,欧亚种葡萄(Vitis vinifera)与河岸葡萄(Vitis riparia)亲缘性最强;其次为樟子松木樨榄(Olea europaea var.sylvestris)、芝麻(Sesamum indicum)和三裂叶薯(Ipomoea triloba);第三为茶(Camellia sinensis);第四为中华猕猴桃(Actinidia chinensis var.chinensis)和褐枝猕猴桃(Actinidia rufa)。上述结果都奠定了VvCYP86A1基因研究的理论基础。3.完成了VvCYP86A1全长克隆并获得了其拟南芥异源过表达株系以Crimson Seedless和1103P的根部c DNA为模板,分别克隆获得VvCYP86A1的全长序列,与NCBI上公布的葡萄基因组中VvCYP86A1的CDS区碱基序列和核酸序列翻译成氨基酸序列结果进行比对,结果稍有差异。将胶回收的VvCYP86A1片段与克隆载体(p EASY-Blunt Cloning Kit)连接,借助大肠杆菌感受态DH5α转化成功后,提取重组质粒DNA,对连接有目的DNA的克隆载体(p EASY-Blunt Cloning Kit)和表达载体(p RI 101 DNA)进行双酶切,连接后进行扩增并验证。将VvCYP86A1-p RI 101过表达载体转化农杆菌,验证成功后将阳性菌株扩培。待T0代VvCYP86A1拟南芥过表达株系培育到T1代,在1/2 MS固体培养基(含50ug/ml Kana)上进行初步筛选。随机选取30个T1代拟南芥阳性株系进行DNA水平上的鉴定,通过传代培育,获得了稳定遗传并具有卡那霉素抗性的T3代纯合株系。我们选择OE2、OE3、OE4三个拟南芥过表株系进行后续的耐盐性生理实验。4.得到了VvCYP86A1拟南芥过表达株系耐盐性分析的结果选择了三个VvCYP86A1拟南芥过表达株系(OE2,OE3和OE4),在萌发期对其进行表型、根长和萌发能力的测定,幼苗期进行表型、MDA和脯氨酸含量的测定。综合结果表明,VvCYP86A1的过量表达增加了拟南芥萌发期和幼苗期对盐胁迫的耐受性。5.克隆得到了VvCYP86A1基因的启动子并对其进行了表达分析对VvCYP86A1基因的启动子进行设计合成与序列分析,成功提取葡萄DNA后,对VvCYP86A1的启动子进行克隆并构建连有GUS的过表达载体,验证成功后,对拟南芥转化后进行筛选及DNA鉴定。结果显示:盐胁迫可诱发由该启动子驱动的GUS基因表达,且在根中特异性表达;其表达主要在根成熟区。
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