拟南芥抗旱突变体的筛选鉴定、胁迫响应特性研究及抗旱基因克隆

摘要

干旱是植物生长过程中最重要的非生物胁迫之一。探讨植物对干旱胁迫的耐受机制具有重要的理论意义和实践价值，而确定植物抗旱的关键因子，是深入研究植物耐受干旱胁迫研究的重点所在。通过先进的分子生物学手段分离出抗旱的关键基因，再利用基因工程技术培育出抗旱作物以提高作物的抗旱性和产量，是未来的发展趋势。
　　本文通过正向遗传学途径，采用甘露醇模拟干旱胁迫，在拟南芥突变体库XVE系统中筛选获得了拟南芥抗旱突变体vem1，鉴定其对甘露醇和干旱胁迫具有耐受性，并对突变体vem1进行了遗传分析、胁迫响应特性研究以及VEM1基因克隆。
　　350mM甘露醇浓度下筛选获得抗旱突变体vem1。表型鉴定实验显示，vem1突变体和野生型(WT)在正常培养条件下生长没有显著差异，甘露醇胁迫下，vem1根长与鲜重明显高出WT，突变体vem1相比WT有较高的抗旱性。遗传分析表明，vem1抗旱性状为单基因控制的显性遗传。
　　胁迫响应特性研究显示，干旱、甘露醇、NaCl胁迫下，突变体vem1比WT长势好，体内积累更多的脯氨酸、可溶性糖等渗透物质，叶绿素含量和胁迫应答基因(NCED3、RD22、RD29A和COR15A)表达量高于WT，尤其是RD29A基因，相对电导率低于WT。说明突变体vem1对干旱和渗透胁迫具有耐受性。表型分析和生理指标结果都表明，突变体vem1对ABA胁迫敏感，而vem1中RD29A的表达量显著高于WT，显示突变体vem1的抗旱性一定程度上与RD29A基因激活有关。推测突变体vem1对干旱胁迫的响应可能是ABA依赖型。
　　利用Tail-PCR克隆了VEM1(AT3G33121)基因。NCBI和TAIR数据库分析VEM1基因为转座子基因。
　　本文还验证了已获得的拟南芥抗旱突变体csm5的抗旱性，CSM5基因表达模式，突变体csm5对硒盐胁迫和重金属铅胁迫的响应。
　　CSM5基因的表达随甘露醇浓度的增加而增加；CSM5基因在茎、果荚、和花中表达量较高，莲座叶、苞叶和根中表达量较低。
　　甘露醇、NaCl胁迫下，突变体csm5根长与鲜重明显高于WT，体内积累更多的脯氨酸、可溶性糖等渗透物质，进一步证明了突变体csm5的抗渗透胁迫能力。
　　在一定浓度Na2SeO3胁迫下，突变体csm5比WT具有耐受性。随着硒盐浓度的增加，csm5的GPX酶活性升高，T-GSH和GSH含量也大量累积。说明csm5突变体较WT对硒盐胁迫耐受，与其体内有较高的抗氧化酶活性、抗氧化物质累积相关。
　　Pb(NO3)2胁迫下，csm5突变体和WT没有明显差异，说明csm5突变体对一定浓度铅胁迫没有响应。

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第一章 前 言

1.1 模式植物拟南芥

1.2 植物抗干旱胁迫和渗透胁迫的研究进展

第二章 抗旱突变体vem1的筛选鉴定、胁迫响应特性研究和 VEM1基因克隆

2.1 实验材料与方法

2.2 实验结果与分析

2.3 讨论与展望

第三章 CSM5基因表达模式分析和csm5突变体胁迫响应特性研究

3.1 实验材料和方法

3. 2 实验结果与分析

3.3 讨论与展望

参考文献

硕士期间发表的科技论文和专利