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脱水蛋白和CBF1转录因子对植物抗旱性和抗冻性作用的研究

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目录

摘要

Abstract

第一章脱水蛋白及其基因表达调控

1.脱水蛋白的定义和存在

2.脱水蛋白的结构

3.脱水蛋白的分布

4.脱水蛋白基因的克隆和定位

5脱水蛋白的功能

6.脱水蛋白基因表达调控

7.ABA调控的脱水蛋白基因表达

8.脱水蛋白与植物抗逆性的相关性研究

第二章植物抗冻机制中的基因表达及其调控

第一节植物在低温胁迫下的伤害机制

1.植物低温伤害的类型

2.冰冻伤害的机理

第二节低温诱导的植物基因表达

1.编码功能蛋白的基因

2.编码调节蛋白的基因

第三节CBF/DREB1基因家族的结构与表达调控

1.CRT/DRE核心序列元件

2.CBF/DREB转录因子的结构

3.CBF/DREB基因的表达调控

4.CBF/DREB1转基因研究进展

第三章铁皮石斛脱水蛋白的表达及其功能研究

第一节干燥诱导的脱水蛋白表达

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第二节低温驯化与脱水蛋白表达及其抗冻性的关系

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第三节 高盐、渗透压处理与脱水蛋白积累的关系

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第四节讨论

1.干燥、低温、渗透、高盐和ABA处理对铁皮石斛类原环茎脱水蛋白积累的影响

2.影响铁皮石斛类原环茎脱水蛋白积累水平的因素

3.脱水蛋白的积累与铁皮石斛类原球茎抗脱水抗冻性的相关性

4.渗透胁迫诱导的热稳定蛋白

第四章CBF1基因在烟草中的转化、遗传及其抗冻性和抗旱性研究

第一节农杆菌介导法将CBF1基因转入烟草及转基因植株的鉴定

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第二节转CBF1基因烟草植株后代的遗传分析

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第三节转CBF1烟草植株的抗冻性测定

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第四节转CBF1烟草植株的抗旱性测定

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第五节转CBF1基因烟草植株中的表型变异

1前言

2材料与方法

3结果与分析

第六节讨论

1.转CBF1基因烟草的抗冻性和抗旱性分析

2.CBF1基因的异位表达对烟草植株表型的影响

第五章展望

参考文献

在读博士学位期间发表的论文

致谢

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摘要

该文以植物脱水蛋白和冷诱导转录因子CBF1基因为主要研究对象,探讨它们在低温和干旱胁迫中对植物抗冻性和抗旱性形成的作用.一、脱水蛋白对植物抗冻性和抗旱性作用研究:以铁皮石斛类原球茎(PLBs)为材料,研究脱水、低温、高渗、高盐和外源ABA处理与诱导热稳定蛋白和脱水蛋白的关系,以及胁迫诱导蛋白的积累与委各种抗逆性形成的相关性.主要实验结果如下:1.用空气干燥法对PLBs进行脱水处理及超低温保存,分别测定不同含水量样品的冻前和冻后存活率,并进行可溶性糖含量测定、热稳定蛋白的SDS-PAGE分析及脱水蛋白的Western-blot检测.2.低温驯化3天开始检测到28.7kDa脱水蛋白的积累,随后其含量逐渐增加,驯化7天时含量最高.但是驯化过程中,热稳定蛋白水平并无明显变化.3.通过对不同浓度PEG和NaCl处理后PLBs存活率的测定,得出PLBs的PEG半致死浓度为40﹪、NaCl半致死浓度为200mmol/L.PEG处理诱导17.0kDa热稳定蛋白的积累,其含量随PEG浓度的增加而增加.而NaCl处理对热稳定蛋白影响不明显.经抗脱水蛋白免疫检测,发现PEG和NaCl处理均不能诱导PLBs脱水蛋白的积累.二、转CBF1基因提高植物抗冻性和抗旱性研究:以烟草为材料进行了转CBF1基因研究,并对转基因后代开展了形态变异观察、抗冻性和抗旱性测定以及遗传稳定性分析.主要结果如下:1.将CBF1基因与CaMV35S启动子融合构建植物表达载体pBI121-CBF1,以农杆菌介导的叶盘法转化烟草,获得转化植株.经CBF1基因的PCR鉴定和转基因后代(包括T1、T2和T3代)的卡那霉素抗性分析,获得2个单一位点插入的转基因纯系,证明了外源基因在转基因烟草中的表达及遗传.2.采用电解质渗漏检测和小苗冻害观察进行转基因后代的抗冻性检测,结果显示CBF1基因的表达有利于冰冻条件下细胞膜和叶绿体膜的稳定性,从而使转基因烟草的抗冻性增强.3.采用不同PEG处理浓度和处理时间对转基因后代进行了抗旱性测定,发现可选用15﹪的PEG浓度处理48小时来测定小苗抗旱性.结果显示转基因烟草的抗旱性比野生型烟草增强.4.转CBF1基因烟草出现明显的表型变化,主要有植株矮化、花器官变异、叶片卷曲或细长和果实数减少等.分析原因可能是与CBF1转录因子所具有的AP2/EREBP结构域的功能有关.AP2基因是拟南芥花器官特征特异性基因,能在各轮花器官及茎叶中表达,无组织特异性.推测CBF1基因的组成性表达,干扰了烟草原有的花器官和茎叶生长发育,导致转基因植株的表型改变.

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