小麥脅迫應(yīng)答基因TaDSU的功能研究.pdf

1、小麥?zhǔn)且环N重要的糧食作物。鹽旱等逆境嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量，因而鑒定耐逆相關(guān)基因，并應(yīng)用于耐逆小麥分子育種非常必要。本實驗室利用不對稱體細(xì)胞雜交技術(shù)，以普通小麥濟(jì)南177(JN177)為親本，培育了小麥漸滲系耐鹽抗旱新品種山融3號(SR3)。通過轉(zhuǎn)錄組分析，鑒定了一個SR3中鹽脅迫響應(yīng)更顯著SUMO蛋白酶基因TaDSU。
　　SUMO化是重要的可逆性蛋白質(zhì)修飾化，在生長發(fā)育和逆境響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。SUMO化的蛋白質(zhì)可通過SUMO蛋白酶

2、去除。但是，SUMO蛋白酶在非生物逆境響應(yīng)的作用機(jī)制還知之甚少。為了認(rèn)識SUMO蛋白酶在非生物脅迫應(yīng)答中的功能，實驗室前期構(gòu)建了TaDSU異源表達(dá)擬南芥轉(zhuǎn)基因株系，并初步分析了TaDSU在非生物脅迫應(yīng)答中的功能。
　　本論文在前期研究的基礎(chǔ)上，利用TaDSU異源表達(dá)擬南芥轉(zhuǎn)基因株系，開展了一下研究:
　　1、進(jìn)一步分析了TaDSU的耐逆功能及其生理基礎(chǔ)
　　與野生型相比，TaDSU過表達(dá)擬南芥具有以下特點:在萌發(fā)和幼苗

3、生長階段的耐鹽能力均明顯增強(qiáng)，鹽脅迫下鈉離子含量更低、鉀離子含量和鉀鈉比更低;抗旱性提高，失水率降低;對甘露醇模擬的滲透脅迫耐受性增強(qiáng)，可溶性糖和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物含量增加;對外源H2O2的抗性及過氧化氫酶活性明顯提高，脅迫下葉片中H2O2水平降低;對ABA的敏感性降低。結(jié)果顯示，TaDSU過表達(dá)通過對離子平衡維持、滲透平衡調(diào)節(jié)、抗氧化等抗逆生理基礎(chǔ)的綜合影響，提高了廣譜性的耐逆能力。為了驗證TaDSU在小麥?zhǔn)欠裉岣邚V譜性的耐逆能力，構(gòu)

4、建了TaDSU轉(zhuǎn)基因小麥，共獲得了19株T2代陽性轉(zhuǎn)基因株系。
　　2、鑒定了TaDSU互作蛋白
　　結(jié)合體外酶活實驗和western bloting分析，初步證實了TaDSU具有體外和體內(nèi)酶活性。結(jié)合體外pull-down實驗、質(zhì)譜鑒定和生物信息學(xué)分析，篩選了6個候選的TaDSU互作蛋白DIP1-DIP6，并通過酵母雙雜交初步驗證了3個互作蛋白。TaDSU定位于細(xì)胞核，并且利用雙分子熒光互補(bǔ)實驗發(fā)現(xiàn)，TaDSU和DIP2在

5、細(xì)胞核中相互作用。鹽脅迫下，TaDSU過表達(dá)增強(qiáng)了DIP2的富集及DIP2下游靶基因的表達(dá)。結(jié)果暗示，TaDSU通過和DIP2互作，影響DIP2的SUMO化和富集水平，調(diào)控DIP2下游基因的表達(dá)。
　　3、初步鑒定了調(diào)控TaDSU表達(dá)的調(diào)控因子
　　克隆了1.1 kb的TaDSU啟動子。構(gòu)建了TaDSU啟動子-GUS轉(zhuǎn)基因擬南芥，GUS染色分析顯示，TaDSU在不同時期的多個組織中表達(dá)。TaDSU啟動子含有DIP2結(jié)合元件，