抗寒转录因子BpMBF1基因转杨树的表达及功能分析

摘要

尽管杨树适应性强，但是由于全球气候问题的严峻性而导致气温的不稳定性，早春时节突然降温会使得部分速生杨树发生冻害。针对杨树存在低温冻害的问题且在前人研究的理论基础上，运用现代分子生物技术发现具有与林木抗寒性相关的基因,并利用基因工程手段培育具有一定抗寒能力的杨树品种，将会为林业生产带来一定的生态效益以及经济效益。本实验运用基因工程手段欲提高杨树的抗寒性做了以下研究。 （1）本实验根据南极拟三列真藓中的BpMBF1基因。运用同源比对的方法从杨树的基因组中查找其同源序列，根据这个序列设计克隆银腺杨MBF1基因的引物。克隆获得了银腺杨MBF1基因，该基因大小为438bp，145个编码氨基酸，分子量为16.01463KDa ，等电点是10.12,并将其命名为PtMBF1基因。对该基因蛋白质跨膜区域的分析显示该蛋白不包含有跨膜结构域。与结构已知的蛋白（TrMBF1）相比，其结构相似的区域主要集中在第59位氨基酸之后，同时大多数氨基酸残基与已知的天然结构的氨基酸残基是类似的，从预测的蛋白质的3D结构图来看，其结构是相对稳定的。对不同物种中的同源蛋白的保守性结构域进行比较，结构域的长度及序列是相对保守的，这一结构域往往分布在蛋白质序列的后半段。 （2）为了研究杨树PtMBF1基因是否与植物抗寒性有关，本实验采用qRt-PCR的方法对杨树PtMBF1基因的表达模式做了初步分析。分析结果表明：PtMBF1基因在杨树根、茎、叶、芽中均有表达，且在适宜生长的环境下表达丰度较低。经过冷胁迫处理后，在根和叶片中随着胁迫时间的加长该基因的表达量增高，在根中处理2d表达量到达最大值，在叶中处理3d表达量达到最大值，之后表达量出现下降低的趋势。可以推测杨树PtMBF1基因主要是在根和叶子中发挥作用，并且该基因与杨树的抗寒性有一定的关系。 （3）为了提高杨树的抗寒性，本实验采用农杆菌介导的Leaf-disc转化法将南极拟三列真藓中BpMBF1基因导入银腺杨。共得到了3个转基因株系,转基因植株的表达量显著高于对照的表达量；经过冷胁迫处理，转基因植株的叶绿素含量和叶绿素荧光参数（Fv/Fm）显著高于对照，且处理时间的延长转基因植株的叶绿素含量和叶绿素荧光参数Fv/Fm值的下幅度与对照比相对要小；经冷胁迫处理转基因植株的电解质外渗率显著低于对照的电解质外渗率，且随着处理时间的延长转基因植株的电解质外渗率的上升幅度比对照的上升幅度小；经冷胁迫处理转基因植株SOD和POD的活性高于对照，且随着处理时间的延长转基因植株SOD和POD的上升幅度比对照上升幅度大。以此推测转基因杨树的抗寒性相对于对照有所提高。

目录

声明

符 号 说 明

前言

1.1研究背景

1.2植物抗寒基因的研究进展

1.3 检测植物抗寒性的方法研究进展

1.4生物信息学研究进展

1.5研究目的及意义

2材料与方法

2.1实验材料

2.2实验方法

3.结果与分析

3.1银腺杨PtMBF1基因cDNA编码序列克隆与生物信息学分析

3.2银腺杨PtMBF1基因表达分析

3.3南极拟三列真藓BpMBF1基因转化银腺杨转基因苗的获得

3.4转基因植株抗寒性分析结果

4讨论

4.1MBF1基因结构分析

4.2电解质渗出率可用来衡量植物的抗寒性

4.3叶绿素含量可用来衡量植物的抗寒性

5实验结论

参考文献

附录

附件1

附件2

致谢