玉米热激转录因子基因HSFs和热激蛋白基因HSP70s的特性研究

摘要

热激转录因子(HSF)是生物体在热激或其他胁迫条件下基因转录激活信号转导通路中的重要成员,直接启动下游热激蛋白(HSP)基因的表达,在调节HSP基因表达和传递逆境胁迫尤其是热胁迫信息及提高植物耐逆性等方面起着重要作用。为了获得作物耐热性转基因育种所需的强效基因,本文以玉米H21为试材,通过分子生物学技术,首先克隆了HSFs和HSP70s基因,通过序列比对分析其同源性,进而筛选出与热胁迫相关的基因；在此基础上,研究了不同逆境胁迫处理对基因表达的影响,初步探讨了基因在逆境胁迫中的可能功能。通过试验,获得以下结果:
　　 利用RT—PCR方法,从玉米幼苗叶片中克隆获得3个HSFs基因,研究结果表明,其中一个明显受热胁迫诱导表达。该HSF基因全长1404bp,编码467个氨基酸,命名为ZmHSF。半定量RT—PCR的结果显示,热、冷、盐、干旱胁迫以及外源ABA处理均能显著诱导基因的表达。表明多种环境刺激都能使ZmHSF基因的表达量增加,这为植物对环境刺激的交叉适应提供新的依据。
　　 同样的方法,从玉米幼苗叶片中克隆获得3个HSP70s基因,其中一个明显受热诱导表达。该基因全长1737 bp,编码578个氨基酸,命名为ZmHSP70。氨基酸序列比对分析表明,ZmHSP70与高粱中一个推测的蛋白(SbHSP70,XP_002465635)同源性最高,达95％,与水稻中一个推测的蛋白(OsHSP70,EAY89062)同源性达87％。半定量RT—PCR的结果显示,42℃热激和4℃冷胁迫均能提高ZmHSP70基因的表达。

目录

文摘

英文文摘

主要符号缩写表

1 引言

1.1 植物中热激蛋白研究概述

1.2 植物中热激转录因子的研究概述

1.3 热激蛋白对热激转录因子的反馈调节

2 材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试剂及试验设备

2.3 试验方法

2.3.1 玉米的种植

2.3.2 植物基因组总RNA的提取与cDNA第一链的合成

2.3.3 PCR扩增目的片段

2.3.4 DNA琼脂糖凝胶电泳

2.3.5 目的片段的回收

2.3.6 DNA片段的连接

2.3.7 CaCl2法细菌感受态细胞的制备

2.3.8 细菌转化

2.3.9 质粒DNA的小量提取

2.3.10 基因测序与分析

2.3.11 玉米的种植

2.3.12 玉米幼苗胁迫处理

2.3.13 植物基因祖总RNA的提取与cDNA第一链的合成

2.3.14 PCR的半定量扩增片段

2.3.15 紫外灯下观察并照相保存

3 结果与分析

3.1 PCR扩增结果

3.1.1 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSF基因的完整开放阅读框

3.1.2 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSF7基因的完整开放阅读框

3.1.3 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSF2基因的完整开放阅读框

3.1.4 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSP70基因的完整开放阅读框

3.1.5 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSP70-1基因的完整开放阅读框

3.1.6 利用特异性引物进行PCR扩增玉米HSP70-4基因的完整开放阅读框

3.2 基因序列分析

3.2.1 热激因子HSF的基因序列比对分析

3.2.2 热激蛋白HSP70的基因序列比对分析

3.3 热激因子ZmHSF对低温、高温、干旱、盐以及外源ABA胁迫的响应

3.3.1 低温对ZmHSF基因表达影响

3.3.2 高温对ZmHSF基因表达影响

3.3.3 干旱胁迫对ZmHSF基因表达影响

3.3.4 盐胁迫对ZmHSF基因表达影响

3.3.5 ABA对ZmHSF基因表达影响

3.4 热激蛋白基因HSP70对冷和热胁迫的响应

3.4.1 热胁迫对ZmHSP70基因表达影响

3.4.2 冷胁迫对ZmHSP70基因表达影响

3.5 受热胁迫诱导不明显的热激转录因子和热激蛋白

3.5.1 受热胁迫诱导不明显的热激转录因子

3.5.2 不受热胁迫诱导的热激蛋白

4 讨论

4.1 玉米热激转录因子家族

4.2 玉米热激转录因子的诱导特性

4.3 受热胁迫诱导的ZmHSF同时也受多种环境诱导

4.4 玉米热激蛋白基因的诱导特性

4.4 受热胁迫诱导的热激蛋白同时也受其他环境诱导

5 结论

参考文献

附录 Ⅰ试验所用载体图

附录 Ⅱ:试验中所用试剂配方

攻读硕士学位发表论文

作者简历

致谢

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