唐古特白刺茉莉酸合成途徑關(guān)鍵酶基因NtAOC和NtAOS的克隆及功能分析.pdf

1、唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）為蒺藜科白刺屬灌木，通常分布在中國西北部的沙漠地區(qū)，具有抵抗高溫、干旱、嚴(yán)寒、鹽堿化以及防風(fēng)固沙的能力，對維持沙漠生態(tài)平衡和防止土壤鹽堿化具有重要意義。已有研究表明茉莉酸作為新型植物激素在植物抗逆方面發(fā)揮積極作用。本研究克隆了唐古特白刺茉莉酸合成途徑關(guān)鍵酶基因丙二烯氧化物環(huán)化酶NtAOC和丙二烯氧化物合酶NtAOS，分析其表達(dá)特性，同時(shí)構(gòu)建真核表達(dá)載體，將其轉(zhuǎn)入擬南芥中，通

2、過模擬鹽脅迫驗(yàn)證NtAOC基因在擬南芥鹽脅迫應(yīng)答中發(fā)揮的作用。開展本項(xiàng)研究對探究唐古特白刺中茉莉酸對植物抵抗鹽脅迫的調(diào)控作用具有重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴依據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)信息克隆了唐古特白刺N(yùn)tAOC和NtAOS基因ORF。生物信息學(xué)分析表明，NtAOC含有774 bp的開放閱讀框，編碼257個氨基酸，NtAOS含有1566 bp的開放閱讀框，編碼521個氨基酸。NtAOC與長春花、豌豆、蒺藜狀苜蓿的AOC親緣關(guān)系較近，

3、NtAOS與甜橙、桑樹以及野茶樹的AOS親緣關(guān)系較近。⑵定量RT-PCR結(jié)果顯示，NtAOC和NtAOS基因在根、莖、葉、花、果實(shí)中均表達(dá)，且野外采集植物的根莖葉中的表達(dá)量均高于室內(nèi)培養(yǎng)植物根、莖、葉中表達(dá)量。NtAOC在花中表達(dá)量最高，莖中最低，野外采集植物中表達(dá)量大小依次為:花＞果實(shí)＞葉＞根＞莖。而NtAOS在根中表達(dá)量最高，在果實(shí)中最低，表達(dá)量大小依次為:根＞莖＞花＞葉＞果實(shí)。低溫、PEG、NaCl、H2O2、ABA、MeJA處理

4、唐古特白刺幼苗，NtAOC和NtAOS基因的表達(dá)量均增加，證明各種非生物脅迫及ABA、茉莉酸激素本身都能誘導(dǎo)唐古特白刺N(yùn)tAOC和NtAOS基因的表達(dá)。⑶將NtAOC和NtAOS基因轉(zhuǎn)入擬南芥過表達(dá)，獲得T3代轉(zhuǎn)基因植株。對NtAOC功能驗(yàn)證結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因植株對鹽脅迫敏感性增加，隨鹽脅迫濃度增加，轉(zhuǎn)NtAOC基因擬南芥植株的生長受到抑制的程度亦增加。150 mM NaCl處理下，轉(zhuǎn)NtAOC基因擬南芥的鮮重、葉綠素、脯氨酸、ABA含量

5、以及抗氧化酶(POD、CAT)活性均顯著低于野生型，丙二醛含量顯著高于野生型。⑷qPCR檢測鹽脅迫條件下轉(zhuǎn)基因擬南芥中茉莉酸類合成相關(guān)基因AtAOC2、AtOPR3、AtJAZ1、抗氧化系統(tǒng)相關(guān)基因AtSOD1、AtCAT1、AtAPX1、脯氨酸合成關(guān)鍵基因AtP5CS1、離子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因AtSOS1、AtNHX1、抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子AtABF4、AtDREB2A、AtMYB2的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)茉莉酸合成基因表達(dá)量顯著升高，而各類脅迫相關(guān)基因