辣椒BiP家族基因特性分析及CaBiP1在非生物胁迫中的功能鉴定

摘要

各种生长逆境造成的植物体蛋白结构的破坏和错误折叠，严重影响着植物的生长发育。BiP蛋白因为能够缓解由错误折叠蛋白的积累导致的内质网胁迫，在植物抵抗逆境过程中发挥着重要作用。同时，BiP作为分子伴侣参与到内质网胁迫所激发的未折叠蛋白响应(UPR)进程，多个研究认为其参与到了抵抗蛋白错误折叠的内质网保护机制中。
　　在本研究中，我们分析了三个辣椒BiP基因（CaBiP1，CaBiP2和CaBiP3）的表达模式以及氨基酸序列结构。结果显示了三个基因的氨基酸序列拥有BiP蛋白所必需的保守功能域，但是在保守基序motif和内含子外显子分布方面，CaBiP3相对于CaBiP1和CaBiP2具有部分的差异。正常和胁迫条件下，CaBiP1和CaBiP2的表达模式说明它们属于组成性基因;而CaBiP3主要在特定的胁迫条件下表达，属于诱导型基因。
　　CaBiP1的过表达加强了转基因拟南芥的抗非生物胁迫能力。非生物胁迫下转基因植株相对更高的发芽率、根长、成活率、可溶性蛋白含量以及失水率的降低，未折叠蛋白途径被激活均证明了抗胁迫能力的增强。病毒诱导的基因沉默(VIGS)在转录水平上大大降低CaBiP1的表达，降低了辣椒抵抗逆境胁迫（热胁迫、盐胁迫和渗透胁迫）以及二硫苏糖醇(DTT)引发的内质网胁迫的能力。这些结果由沉默植株叶片中增加的H2O2积累量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率(REL)、失水率以及降低的可溶性蛋白含量得以证明。
　　我们的结果为CaBiP家族基因在不同调节机制中功能的进一步研究奠定了基础，以及证明了CaBiP1基因在辣椒植株在应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 植物逆境响应的研究

1．1．1 环境胁迫对植物的伤害

1．1．2 植物的抗逆机制研究进展

1．2 植物内质网胁迫研究现状

1．2．1 植物内质网胁迫的产生

1．2．2 植物响应内质网胁迫的机理

1．3 植物BiP蛋白的研究进展

1．3．1 植物BiP蛋白的结构特点

1．3．2 植物BiP蛋白的分子伴倡功能

1．3．3 植物BiP基因的表达模式

1．3．4 植物BiP蛋自在非生物胁迫中的研究进展

1．4 本研究的目的意义和主要内容

1．4．1 本研究的目的和意义

1．4．2 本研究的主要内容

第二章 辣椒CaBiP基因的克隆及表达分析

2．1 材料和方法

2．1．1 辣椒全基因组鉴定CaBiP基因

2．1．2 CaBiP的系统进化分析

2．1．3 基因结构分析

2．1．4 植物材料生长条件

2．1．5 植物材料和处理方法

2．1．6 总RNA提取、cDNA反转录和qRT-PCR分析

2．2 结果与分析

2．2．1 辣椒中CaBiP基因成员的鉴定

2．2．2 CaBiP蛋白的系统发育关系，保守结构域，序列结构和保守基序分析

2．2．3 CaBiP基因的组织特异性表达

2．2．4 DTT处理下CaBiP基因的表达

2．2．5 辣椒CaBiP基因非生物胁迫下的动态表达

2．3 讨论

2．3．1 不同植物BiP基因进化的保守和变异

2．3．2 CaBiP基因表达特性

第三章 辣椒CaBiP1基因的抗逆功能分析

3．1 材料

3．1．1 植物材料

3．1．2 菌株与质粒

3．2 方法

3．2．1 植物材料生长条件

3．2．3 植物总RNA提取、cDNA反转录和qRT-PCR分析

3．2．4 载体构建

3．2．5 辣椒CaBiP1亚细胞定位分析

3．2．7 拟南芥过表达CaBiP1分析

3．2．8 生理指标的测定方法

3．3 结果与分析

3．3．3 CaBiP1转基因拟南芥和CaBiP1沉默辣椒植株抗逆性的改变

3．4 讨论

第四章 结论及创新点

4．1 结论

4．2 创新点

参考文献

附录

致谢

作者简介