芥菜根系对镉胁迫的响应及相关miRNA的调控作用研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:haliluluya
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芥菜(Brassicajuncea)具有富集多种重金属的特性,在土壤重金属污染的植物修复中具有良好的应用前景。镉)是非必需重金属之一,抑制植物生长,改变叶绿体超微结构,抑制光合作用,诱导脂质过氧化,从而对植物产生毒害作用。微RNA(microRNA或miRNA)是一类小分子非编码RNA,广泛参与调控植物对逆境胁迫的响应。但迄今为止,有关miRNA在芥菜根系响应镉胁迫的过程中的调控作用还不清楚。该研究分析了芥菜根系对镉胁迫的生理响应,发现镉胁迫下,芥菜根系的细胞活性变的更差,活性氧产生更多,并且会提高自身抗氧化酶活性来应对镉胁迫。随后检测了 5种miRNA相对表达水平,在镉胁迫下,miRNA的表达量发生显著变化。最后构建了 miR408过表达载体并通过农杆菌介导法转化芥菜获得T1代转基因植株。研究结果如下:(1)芥菜根系对镉胁迫的生理响应。探讨了镉胁迫对芥菜根系细胞活性、活性氧水平、丙二醛含量和抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶)活性的影响。结果表明:随着镉处理浓度的升高和时间的延长,超氧阴离子和过氧化氢逐渐增加,芥菜根系细胞活性降低,丙二醛含量在镉胁迫48 h内无明显变化,而镉胁迫7 d时下降。不同的抗氧化酶活性随镉胁迫的浓度和时间的变化而表现出各自不同变化规律,大多数镉处理组的抗氧化酶活性高于对照组。上述结果说明,镉胁迫导致了芥菜根系活性氧的积累,进而导致细胞活性降低,芥菜根系通过提高抗氧化酶活性以应答镉胁迫导致的氧化胁迫。(2)芥菜根系中5种miRNA对镉胁迫的响应。采用实时荧光定量PCR技术检测了镉处理下芥菜根系中 5 种 miRNA(miR156、miR397、miR398a、miR398b/c、miR408)基因表达量的变化。结果表明,在不同的Cd胁迫处理时间和浓度条件下,5种miRNA表现出显著的上调或下调,除了 miR156以外,其余基因在第7 d时相对表达量最高。靶基因预测结果表明,这5种miRNA可能通过调控漆酶、SBP-box转录因子等靶基因的表达参与芥菜根系对镉胁迫的响应。(3)miR408过表达载体的构建及其遗传转化。克隆了芥菜miR408茎环序列并连接到pCAMBIA1300质粒构建过表达载体。通过农杆菌介导的遗传转化获取再生苗,对再生苗进行PCR检测,结果显示3株miR408转基因植株呈阳性。实时荧光定量检测结果显示T1代转基因植株中miR408的相对表达量显著上调,说明成功获得了过表达miR408的转基因芥菜。这些结果为进一步揭示miR408调控芥菜对镉胁迫的响应奠定了基础。
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