小麥激酶基因TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK121分子特征及耐逆功能研究.pdf

1、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一類存在于真核生物中、進(jìn)化上高度保守的絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶。近年研究表明，MAPK參與對(duì)植株生長(zhǎng)、發(fā)育和對(duì)生物及非生物逆境的響應(yīng)等多種生理過(guò)程的調(diào)控。本研究以實(shí)驗(yàn)室前期獲得的3個(gè)小麥MAPK基因TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1為研究對(duì)象，分析其分子特征及在低磷、低氮、低鋅、高鹽和于旱等逆境下的表達(dá)特征，并將上述基因進(jìn)行克隆，采用遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行煙草遺傳轉(zhuǎn)化，得到正、反義表達(dá)該

2、基因的轉(zhuǎn)基因煙草植株，通過(guò)不同培養(yǎng)方式，驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因煙草植株應(yīng)答和抵御低磷、低氮、低鋅及滲透脅迫等逆境的功能。主要研究結(jié)果如下:
　　1、對(duì)TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1的cDNA序列和編碼氨基酸序列、保守結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)及系統(tǒng)進(jìn)化等分子特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，3個(gè)基因均含有TXY保守基序，主要定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，與已報(bào)道的短柄草、水稻、玉米等種屬M(fèi)A PK基岡在核苷酸水平上具有較高一致性，符合MAP

3、K家族基因的典型特征。
　　2、對(duì)TaMAPK3，TaMAPK4和TaMAPK12;1在不同逆境下的表達(dá)特征進(jìn)行了分析。研究表明，TaMAPK3在低磷、低氮脅迫下表達(dá)量下降，而在低鋅、高鹽、干旱脅迫下表達(dá)量增加;TaMAPK4在低磷、低氮、高鹽脅迫下表達(dá)量增加，在低鋅、干旱脅迫下無(wú)明顯應(yīng)答;TaMAPK12;1在低氮、干旱脅迫下表達(dá)量下降，在低磷、高鹽脅迫下表達(dá)量增加，而在低鋅脅迫下無(wú)明顯應(yīng)答。
　　3、采用RT-PCR技術(shù)

4、，從中國(guó)春小麥根系中擴(kuò)增了TaMAPK3和TaMAPK12;1的開(kāi)放閱讀框。采用DNA重組技術(shù)構(gòu)建了融合TaMAPK3和TaMAPK12;1的正、反義雙元表達(dá)載體;進(jìn)一步采用基因遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行煙草遺傳轉(zhuǎn)化，得到了轉(zhuǎn)基因煙草植株。
　　4、以正義表達(dá)TaMAPK3和正、反義表達(dá)TaMAPK4以及反義表達(dá)TaMAPK12;1的煙草轉(zhuǎn)基因株系及野生型煙草株系為材料，通過(guò)多種培養(yǎng)方式，研究了轉(zhuǎn)基因煙草株系對(duì)低磷、低氮、低鋅、高鹽和干

5、旱等逆境的抵御能力。研究結(jié)果表明，正義表達(dá)TaMAPK3的轉(zhuǎn)基因植株在低磷、低氮脅迫下，較野生型植株長(zhǎng)勢(shì)減弱，單株的干、鮮重值降低，電導(dǎo)率增高，清除活性氧能力降低;而在高鹽、干旱、低鋅脅迫下，較野生型植株長(zhǎng)勢(shì)增強(qiáng)，單株的干、鮮重值增加，電導(dǎo)率降低，清除活性氧能力增強(qiáng)。正義表達(dá)TaMAPK4轉(zhuǎn)基因植株在上述逆境下的植株長(zhǎng)勢(shì)均優(yōu)于野生犁植株，干物質(zhì)積累增多;而反義表達(dá)TaMAPK4轉(zhuǎn)基因植株上述逆境處理后植株長(zhǎng)勢(shì)變差，干物質(zhì)積累減少。反義表

6、達(dá)TaMAPK12;1轉(zhuǎn)基因植株在低磷、高鹽脅迫下，長(zhǎng)勢(shì)較野生型變?nèi)?，單株干、鮮重值降低，電導(dǎo)率增高，清除活性氧能力下降;而在低氮、干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因植株長(zhǎng)勢(shì)增強(qiáng)，單株干、鮮重值增加，電導(dǎo)率降低，清除活性氧能力增強(qiáng)。表明TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1在植株抵御低磷、低氮、低鋅、滲透脅迫逆境中具有重要生物學(xué)功能。
　　5、為進(jìn)一步探討TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1對(duì)下游基因的調(diào)控作用，對(duì)轉(zhuǎn)