甜菜抗旱相关NAC转录因子基因的克隆与功能验证

论文摘要

甜菜（Beta vulgaris L.）是我国北方地区的主要糖料作物和经济作物,北方地区干旱缺水伴随周期性旱灾是制约甜菜产量提高的主要因素。迄今为止,许多植物中与抗旱相关的NAC转录因子的基因已经被克隆并进行相关功能的鉴定,但是对甜菜NAC转录因子家族基因与甜菜抗旱性的相关研究鲜见报道。本研究通过发掘干旱诱导的甜菜NAC转录因子,为阐明甜菜抗旱分子机理和培育抗逆甜菜新材料提供理论依据。主要研究结果如下:1.以NAC保守结构域序列为检索序列对甜菜NAC转录因子家族成员进行搜索鉴定。对甜菜NAC转录因子家族成员进行蛋白质氨基酸组分和理化性质分析、系统进化关系分析、基因染色体定位及蛋白质结构域保守性预测;并通过RNA-seq和qRT-PCR分析甜菜NAC基因在水分胁迫下的表达变化。结果表明:甜菜NAC家族基因共有52个成员,其中50个在9条染色体上不均等分布,2个目前尚未定位;其编码的蛋白所含氨基酸残基数从48到711不等,其中17个为碱性蛋白质,4个为亲水性蛋白质;52个成员可分为2类,Ⅰ类有38个成员,Ⅱ类有14个成员;同类成员有相近的保守元件,而外显子和内含子数目具有高变异性;在水分胁迫下甜菜NAC家族成员中共有23个基因上调表达。2.通过RNA-seq及qRT-PCR分析对甜菜NAC基因家族中的抗旱相关基因,并对其中两个抗旱候选基因进行了克隆。从抗旱甜菜品种HI0466中克隆到Bvtwas和Bv hdfh基因完整的CDS片段,其长度分别为1095 bp和912 bp。Bvhdth基因CDS区碱基序列与基因组数据一致,而Bvtwas基因CDS区与基因组序列存在9个碱基的差异。3.将Bvtwas和Bvhdfh在拟南芥中异源过表达,干旱胁迫下,转基因株系根长及侧根数量增加,地上部长势也优于野生型;转基因拟南芥叶片的SOD、CAT活性高于野生型,但POD活性无明显差异;相对电导率则低于野生型,表明Bvtwas和Bvhdf具有耐旱功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 引言
•   1.1 研究背景及研究的目的和意义
•   1.2 植物NAC转录因子家族研究进展
•     1.2.1 NAC蛋白的结构特征
•     1.2.2 MAC转录因子在植物生长过程中的作用
•     1.2.3 NAC转录因子与植物抗逆性的关系
•   1.3 研究内容
•   1.4 技术路线
• 2 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 植物材料
•     2.1.2 菌株
•     2.1.3 质粒
•   2.2 药品及仪器
•     2.2.1 试剂和酶
•     2.2.2 试剂盒
•     2.2.3 药品
•     2.2.4 培养基及其他试剂的配置
•     2.2.5 实验仪器
•   2.3 实验方法
•     2.3.1 BvNAC家族成员的搜索
•     2.3.2 BvNAC家族成员系统进化分析
•     2.3.3 甜菜NAC家族成员的染色体定位
•     2.3.4 基因结构分析和保守性模体鉴定
•     2.3.5 总RNA的提取和cDNA的合成
•     2.3.6 甜菜NAC基因表达分析
•     2.3.7 植物表达载体构建
•     2.3.8 浸花法转化拟南芥
•     2.3.9 拟南芥表型鉴定
•     2.3.10 转基因拟南芥生理指标的测定
• 3 结果与分析
•   3.1 BvNAC基因家族的生物信息学分析与目的基因筛选
•     3.1.1 甜菜NAC家族基因基本特征
•     3.1.2 甜菜NAC家族基因的染色体定位分析
•     3.1.3 甜菜NAC家族基因的系统发育分析及保守性模体分析
•     3.1.4 甜菜NAC家族基因内含子和外显子结构分析
•   3.2 甜菜NAC家族基因在干旱条件下的表达分析
• twas和Bv_hdfh基因的克隆与转基因拟南芥的获得'>  3.3 Bv_twas和Bv_hdfh基因的克隆与转基因拟南芥的获得
• twas和Bv_hdfh基因克隆与植物表达载体构建'>    3.3.1 Bv_twas和Bv_hdfh基因克隆与植物表达载体构建
• twas和35S::Bv_hdfh转基因株系的获得'>    3.3.2 35S::Bv_twas和35S::Bv_hdfh转基因株系的获得
•   3.4 水分胁迫下转基因株系的表型分析
•     3.4.1 水分胁迫下转基因植株的根系表型分析
•     3.4.2 转基因植株的生理指标分析
• 4 讨论
•   4.1 甜菜NAC家族的分组及基本特性
•   4.2 甜菜NAC转录因子在抵御干旱中的作用
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐晓阳

导师: 张少英,李国龙

关键词: 甜菜,基因克隆,干旱胁迫,基因表达,功能鉴定

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 内蒙古农业大学

基金: 现代农业产业技术体系(CARS-170201),内蒙古自然科学基金(2017MS0306)

分类号: Q943.2;S566.3

总页数: 65

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