小麥堿脅迫應答基因TaARF9和TaNTL5的功能研究.pdf

1、土壤的鹽化常常伴隨堿化一起發(fā)生，這對植物生長與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的負面影響。土壤中的鹽脅迫一般會給植物帶來滲透脅迫與離子損傷，而堿脅迫除了上述脅迫外，還會嚴重影響土壤結(jié)構(gòu)，阻礙植物對離子的正常吸收并擾亂細胞內(nèi)離子平衡，使細胞膜受損，并損傷植物根系與光合系統(tǒng)等，對植物的正常生長造成極大傷害。到目前為止，人們對植物響應鹽脅迫的機制關注較多，而對堿脅迫卻少有研究;考慮到堿脅迫對植物生長帶來的嚴重威脅，植物對堿脅迫的耐受機制亟待更多深入的研究。<

2、br>　　實驗室前期通過非對稱體細胞雜交的技術，以普通小麥濟南177(JN177)和長穗偃麥草為親本，獲得了一系列小麥漸滲系，并從中選育了耐鹽堿的小麥漸滲系品種——山融4號(SR4)。田間種植與實驗鑒定表明SR4具有很強的耐鹽堿能力。利用第二代高通量測序技術對SR4堿處理后的轉(zhuǎn)錄組進行分析，挑選出兩個在SR4根中受堿脅迫誘導上調(diào)表達的基因，其中一個是生長素響應因子TaARF9，一個是具有跨膜結(jié)構(gòu)域的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5。

3、>　　1.小麥生長素響應因子TaARF9的功能探究
　　我們從SR4中克隆到一個約1.9kb的TaARF9開放閱讀框。它是一個生長素響應因子，在多種非生物脅迫處理下呈現(xiàn)了不同的表達模式。TaARF9定位于細胞核，在酵母系統(tǒng)中驗證了其具有體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導的方法將TaARF9轉(zhuǎn)化野生型擬南芥（Col-0），獲得了兩個TaARF9轉(zhuǎn)化擬南芥過表達的純合株系(OE)。在土壤中，TaARF9OE系的生長受到了顯著抑制，且其發(fā)

4、育速度較快，生長周期更短。同樣的，在空白培養(yǎng)皿上，TaARF9擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小，主根長度也顯著縮短。在堿脅迫與氧化脅迫條件下，TaARF9OE系的相對葉片面積顯著高于對照，展現(xiàn)了對堿脅迫與氧化脅迫的顯著抗性。DAB和NBT染色結(jié)果顯示TaARF9OE系積累了更高的ROS含量，ROS清除酶活性也有顯著提升。此外，在施加外源生長素的條件下，OE系較野生型的相對生長總是被促進的。我們推測，ROS信號通路與生長素信

5、號通路可能在TaARF9介導的抗堿脅迫的機制中發(fā)揮重要作用。
　　2.小麥轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5的功能探究
　　我們從SR4中克隆到一個約1.9kb的TaNTL5開放閱讀框。TaNTL5是一個NAC類轉(zhuǎn)錄因子，在C末端具有一個跨膜結(jié)構(gòu)域。TaNTL5對不同的非生物脅迫具有不同的響應模式。然而，我們在酵母系統(tǒng)中未能檢測出TaNTL5全長的體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導的方法將TaNTL5轉(zhuǎn)化野生型擬南芥(Col-0)，獲得了兩

6、個TaNTL5轉(zhuǎn)化擬南芥過表達的純合株系。在空白培養(yǎng)皿上，TaNTL5擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小，主根長度無顯著差異。在堿脅迫與ABA處理條件下，TaNTL5OE系的相對葉片面積顯著高于對照，展現(xiàn)了葉片對堿脅迫與ABA的顯著抗性。同時，TaNTL5OE系還展現(xiàn)了對鹽脅迫的敏感性。對擬南芥ABA信號通路及鹽脅迫相關Marker基因的表達情況的分析結(jié)果表明TaNTL5還上調(diào)了ABA合成相關基因ABA2，我們推測:ABA信