小麥miRNA1139介導(dǎo)植株抵御低磷逆境功能及磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因TaPT2-1啟動子遺傳轉(zhuǎn)化.pdf

1、microRNAs通過與其作用靶基因特異性序列互補(bǔ)，對靶基因在轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平上進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)控植株發(fā)育和抵御各種環(huán)境逆境中發(fā)揮重要作用。本研究以對低磷逆境產(chǎn)生明顯應(yīng)答的小麥小分子RNA miRNA1139(TaMIR1139)為基礎(chǔ)，研究了該miRNA的分子特征、表達(dá)特性及介導(dǎo)植株抵御低磷逆境的生物學(xué)功能。此外，采用DNA重組技術(shù)構(gòu)建了小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因TaPT2-1啟動子缺失片段的重組質(zhì)粒，建立了遺傳轉(zhuǎn)化上述重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)基因煙草植株

2、。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.在國際miRNA數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站(http://www.mirbase.org/)，獲得了32個小麥miRNAs(TaMIRs)。以中國春和石新828為材料，研究了供試TaMIRs應(yīng)答低磷逆境的特性，鑒定了一個對低磷脅迫逆境產(chǎn)生明顯應(yīng)答的microRNA成員TaMIR1139。
　　 2.研究表明，與正常供磷水平對照相比，低磷脅迫后供試品種根、葉中TaMIR1139表達(dá)均明顯上調(diào)。與中國春相比，

3、磷高效小麥品種石新828根葉中該miRNA應(yīng)答低磷逆境的能力更強(qiáng)。表明TaMIR1139通過調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄本和蛋白水平，在介導(dǎo)植株抵御低磷逆境過程中發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。
　　 3.利用靶基因預(yù)測在線工具明確了TaMIR1139可能作用的靶基因。其作用的靶基因?yàn)?個，在功能上劃分為轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白功能調(diào)節(jié)、細(xì)胞防御反應(yīng)、核酸降解、蛋白質(zhì)降解和功能未知等類別。明確了其中歸屬于MYB型轉(zhuǎn)錄因子靶基因TaMyb1的分子特征和系統(tǒng)進(jìn)化特性

4、。
　　 4.采用DNA重組技術(shù)，構(gòu)建了融合TaMIR1139正、反義序列的雙元表達(dá)載體，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法建立了上、下調(diào)表達(dá)TaMIR1139的煙草轉(zhuǎn)基因系。以具有典型特征的上調(diào)表達(dá)轉(zhuǎn)基因系為材料，研究了遺傳轉(zhuǎn)化TaMIR1139植株在不同供磷及低氮、干旱和鹽分脅迫下的形態(tài)學(xué)特征。結(jié)果表明，與對照植株相比，TaMIR1139超表達(dá)煙草轉(zhuǎn)基因植株，在低磷處理后植株長勢增強(qiáng)，而下調(diào)表達(dá)低磷處理后長勢無顯著差異。此外TaMIR11

5、39上調(diào)表達(dá)也增強(qiáng)了植株抵御低氮、干旱和鹽分脅迫的能力;但TaMIR1139下調(diào)表達(dá)對上述逆境下植株長勢沒有影響。
　　 5.在低磷脅迫下，與對照植株相比，上調(diào)表達(dá)TaMIR1139轉(zhuǎn)基因植株鮮、干重顯著增加，此外，上調(diào)表達(dá)TaMIR1139轉(zhuǎn)基因植株在低氮、干旱和鹽分脅迫后的植株干重也較對照植株顯著增加。因此，小麥TaMIR1139在耐低磷、低氮、干旱和鹽分能力的小麥資源評價和優(yōu)良抗逆種質(zhì)的創(chuàng)制中具有重要實(shí)踐價值。