玉米木質(zhì)素合成相關(guān)基因在干旱脅迫下的差異表達(dá).pdf

1、干旱是玉米生產(chǎn)的主要非生物限制因素。耐旱性是眾多形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理生化性質(zhì)綜合作用的結(jié)果，其分子機(jī)制非常復(fù)雜。研究玉米耐旱性的分子遺傳特性，克隆與耐性相關(guān)的基因，研究其在干旱脅迫條件下的表達(dá)特性，可為功能基因選擇標(biāo)記的開發(fā)提供依據(jù)，以期通過分子標(biāo)記輔助選擇改良提高耐早性。 本研究以玉米耐旱自交系“81565”和不耐旱自交系“200B”為材料，用16％PEG模擬干旱處理，正常澆水為對(duì)照，分別于脅迫17，24和48h，取芯葉下第一片葉提

2、取總蛋白。用等電聚焦和SDS-聚丙烯酰胺凝膠雙向電泳分離總蛋白樣品，GS-170光密度成相系統(tǒng)掃描2-DE凝膠，然后用PDQuest-6.0圖象分析軟件比對(duì)分析耐旱自交系和不耐旱自交系在干旱脅迫與對(duì)照條件下葉片蛋白質(zhì)的表達(dá)差異。從12塊樣品膠生成的參照?qǐng)D譜中鑒定出的500多個(gè)蛋白點(diǎn)中，有58個(gè)在干旱脅迫條件下差異表達(dá)。其中，蛋白點(diǎn)2506，3507和4506在干旱脅迫下被誘導(dǎo)表達(dá)，最高表達(dá)量出現(xiàn)在脅迫24h。將這3個(gè)蛋白點(diǎn)酶切后，用基質(zhì)

3、輔助激光解吸離子化-飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS)根據(jù)酶切片段荷質(zhì)比的不同來測(cè)定其分子量。然后在Mascot和Ms-Fit數(shù)據(jù)庫中比對(duì)，根據(jù)MOWSE分值來鑒定蛋白質(zhì)。點(diǎn)2506、3507和4506與擬南芥肉桂醇脫氫酶(CAD)、擬南芥細(xì)胞色素96A8(CYP96A8)和Elaeagnusumbellata的S-腺苷酸-L-甲硫氨酸合成酶(SAMS)的序列比對(duì)結(jié)果，MOWSE分值分別為66、68和68。 因?yàn)樯鲜鋈齻€(gè)功

4、能蛋白都參與木質(zhì)素生物合成，所以在分析木質(zhì)素合成途徑生化過程的基礎(chǔ)上，我們用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)分析了耐旱性不同的玉米自交系，在干旱脅迫條件下，木質(zhì)素合成關(guān)鍵酶—肉桂醇脫氫酶(CAD)和咖啡酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)的mRNA表達(dá)差異。在耐旱自交系“81565”、“200B”和“87-1”中，CAD和COMT的表達(dá)量在脅迫初期都有大幅度下降，但隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)表達(dá)量又會(huì)明顯回升；而在不耐旱自交系“丹340”中，CAD和COMT的表達(dá)量

5、在脅迫初期大幅度下降后就再也沒有明顯的回升。 為在表型上進(jìn)一步分析木質(zhì)素合成與耐旱性的關(guān)系，我們選用“81565”、“87-1”、“200B”、“18-599”、“18-599M”和“ES40”6個(gè)耐旱性不同的玉米自交系，在不同干旱脅迫強(qiáng)度及正常澆水條件下，測(cè)定葉片本質(zhì)素含量，同時(shí)調(diào)查雌雄花期間隔和單株籽粒產(chǎn)量，并轉(zhuǎn)換為耐旱系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明，耐旱性不同的自交系的葉片木質(zhì)素含量對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)大不相同。在干旱脅迫條件下，

6、耐旱性較強(qiáng)的自交系木質(zhì)素含量顯著升高，平均耐旱系數(shù)較大，耐旱性中等的自交系木質(zhì)素含量比正常灌水對(duì)照略有升高，耐旱性較弱的自交系木質(zhì)素含量與對(duì)照相當(dāng)或下降。在中等干旱和嚴(yán)重干旱條件下，葉片木質(zhì)素含量平均耐旱系數(shù)與單株籽粒產(chǎn)量和雌雄花期間隔耐旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，分別為r=0.848和r=0.889，均達(dá)顯著水平。 綜上所述，葉片的木質(zhì)化是玉米對(duì)干旱脅迫的一種主動(dòng)防御反應(yīng)，木質(zhì)素合成相關(guān)基因的差異表達(dá)與不同自交系的耐旱性有關(guān)，是造成其耐