盐胁迫下甜高粱NADP-ME基因的功能分析

摘要

本文对盐胁迫下甜高粱NADP-ME基因进行了功能分析。主要内容包括：⑴用0mM和150mM NaCl处理甜高粱幼苗，提取叶片 RNA进行转录组测序。通过 KEGG途径分析发现，在 M-81E中有150个基因注释到70个通路中，而在罗马中有174个基因注释到63个通路中。M-81E和罗马在盐胁迫下的差异表达基因，主要集中在光合碳固定途径中，并且 NADP-ME基因被注释到光合作用途径中。在盐胁迫下，该基因在 M-81E中的表达量相当高，然而在罗马中却没有明显变化。我们推测NADP-ME可能通过调节光合效率来影响甜高粱耐盐性，所以从甜高粱中分离了NADP-ME基因，并验证其功能。⑵根据甜高粱已知NADP-ME序列设计引物。通过PCR的方法从甜高粱叶片中克隆NADP-ME基因，该基因全长1911 bp，编码637个氨基酸，分子质量约为15.7 kDa。经过同源序列比对发现，甜高粱叶片中NADP-ME基因与白茅和玉米的同源性最高，达到98％和96%。⑶将NADP-ME基因与pCAMBIA3300载体进行重组，利用花序侵染的方法侵染拟南芥，获得过表达植株。通过 Basta筛选标记对过表达株系进行筛选，在DNA水平检测过表达株系。⑷在盐胁迫下，野生型拟南芥与过表达株系的萌发率、萌发势和主根长度都受到了抑制，但野生型受到的抑制程度较严重，从试验结果可以看出，在萌发期过表达株系的耐盐能力较好；用RT-PCR检测过表达株系中甜高粱NADP-ME基因在不同盐胁迫下的表达量，结果发现在100 mM NaCl处理下该基因的表达量最高。因此选用0 mM和100 mM NaCl处理拟南芥植株，测定叶片中的光合参数、叶绿素含量、荧光参数和光系统I的活性。结果表明，未经盐处理条件下，过表达株系的光合活性比野生型高，其它生理指标与野生型基本一致。在盐胁迫下，过表达株系的Pn、Ci、Tr以及Gs的含量显著高于野生型拟南芥，说明该基因的表达能够提高拟南芥在盐胁迫下的光合效率。过表达株系的叶绿素含量、ΦPSII、Fv/Fm及ΔI/Io活性显著高于野生型拟南芥，Fo、1-qp和 NPQ显著低于野生型拟南芥。这些结果说明在盐胁迫下，过表达株系的光合能力较强。为了进一步研究过表株系的耐盐性，我们又对其生物量进行了测定，在盐胁迫下，过表达株系的鲜重和干重都明显高于野生型。说明过表达株系耐盐程度高于野生型。⑸选取SALK_064163（At1g79750），CS855818（At1g79750），SALK_036898（ At2g19900），SALK_073818C（ At5g11670）， CS833585（ At5g11670）和SALK_139336C（At5g25880），这六个突变体进行试验，结果发现，SALK_064163和 SALK_073818C这两个突变体的耐盐能力显著低于野生型。盐胁迫下， SALK_064163和SALK_073818C这两个突变体株系在萌发期的萌发率、萌发势和主根长度明显低于野生型拟南芥，因此选用了这两个盐敏感突变体进行后续试验。在幼苗期，通过测定各项生理指标发现，在100 mM NaCl处理下， SALK_064163和SALK_073818C的Pn、Ci、Tr和Gs的活性都显著低于野生型拟南芥，叶绿素含量、ΦPSII、Fv/Fm及ΔI/Io活性均显著低于野生型植株，而Fo、1-qp和 NPQ显著高于野生型植株，并且这两个突变体的鲜重和干重都明显低于野生型。这些结果表明，在盐胁迫下，SALK_064163和SALK_073818C的光系统受盐害程度高于野生型，并且其耐盐性明显低于野生型。

目录

声明

文献综述

1. 盐胁迫对植物的影响

2. 苹果酸与植物耐盐性

3. NADP-ME基因的研究进展

4. 转录组测序

5. 本论文的目的和意义

第一章 盐胁迫下甜高粱幼苗叶片转录组测序结果及分析

1. 试验材料

2. 试验方法

3. 试验结果

4. 讨论

第二章 甜高粱中NADP-ME基因的分离

1. 试验材料

2. 试验方法

3. 结果与分析

4. 讨论

第三章 甜高粱叶片NADP-ME基因序列的生物信息学分析

1. 试验材料

2. 试验方法

3. 结果与分析

4. 讨论

第四章 盐胁迫下甜高粱NADP-ME基因的功能分析

1. 试验材料

2. 试验方法

3. 结果与分析

4. 讨论

第五章 盐胁迫对拟南芥NADP-ME基因突变体的影响

1. 试验材料

2. 试验方法

3. 结果与分析

4. 讨论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文