大豆GmTIR和GmPK1b基因的克隆及功能分析.pdf

1、大豆是世界上主要的油料作物之一，病害、鹽及干旱是影響大豆產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因素。植物在長期進(jìn)化過程中形成了一系列防衛(wèi)機(jī)制來抵抗生物和非生物脅迫，挖掘和利用大豆逆境應(yīng)答基因資源具有重要意義。隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展與日趨成熟，應(yīng)用基因工程技術(shù)培育耐逆作物新品種已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要途徑。本研究運(yùn)用分子生物學(xué)方法對來自大豆的的表達(dá)特性及功能進(jìn)行了分析，旨在為改善大豆耐逆性提供基因資源和理論依據(jù)。主要試驗(yàn)結(jié)果如下:

2、>　　 1.GmTIR基因的克隆及序列分析以植物抗病基因TIR結(jié)構(gòu)域的序列為探針，從大豆中克隆得到了GmTIR基因。序列分析表明，GmTIR的cDNA包含一個(gè)長為771 bp的開放閱讀框，編碼257個(gè)氨基酸。序列分析表明，GmTIR與煙草N的親緣關(guān)系較近，且其氨基酸序列的同源性較高。
　　 2.GmTIR基因的表達(dá)特性分析利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析GmTIR基因在大豆中的表達(dá)情況。GmTIR基因的組織特異性表達(dá)分析顯示，GmT

3、IR基因在大豆的根、莖、葉、花以及籽粒中均有表達(dá)，其中在葉和根中的表達(dá)量最高，莖和花中表達(dá)量次之，籽粒中的表達(dá)量最低。GmTIR基因在生物脅迫（大豆疫霉菌）條件下，基因的轉(zhuǎn)錄水平受其誘導(dǎo)。非生物脅迫（干旱、高鹽及低溫）處理下的表達(dá)模式分析顯示，GmTIR基因的表達(dá)受高鹽和干旱強(qiáng)烈誘導(dǎo)，對低溫響應(yīng)較弱。外源施加植物激素后，GmTIR基因表達(dá)受水楊酸、茉莉酸甲酯和脫落酸誘導(dǎo)，對ACC誘導(dǎo)不敏感。
　　 3.GmTIR轉(zhuǎn)基因擬南芥的功

4、能分析在鹽脅迫下，野生型種子的萌發(fā)率為32.58％，而轉(zhuǎn)基因擬南芥14#、21#的萌發(fā)率分別為61.47％和55.03％;幼苗期野生型擬南芥根長為3.71 mm，而轉(zhuǎn)基因擬南芥14#、21#的根長分別為7.64 mm和8.28 mm;成株期野生型擬南芥脯氨酸含量為3.06mg/g，轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量為5.41mg/g和6.89mg/g。干旱脅迫時(shí)，野生型種子的萌發(fā)率為46.07％，轉(zhuǎn)基因擬南芥14#、21#的萌發(fā)率分別為74.78％

5、和77.12％;幼苗期野生型擬南芥根長為22.26mm，而轉(zhuǎn)基因擬南芥14#、21#的根長分別為19.71mm和21.51mm;成株期野生型擬南芥脯氨酸含量為2.94mg/g，轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量為4.19 mg/g和4.07 mg/g。這些結(jié)果表明GmTIR基因提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥對高鹽和干旱脅迫的抗性。
　　 4.GmPK1b基因的表達(dá)模式分析在生物脅迫條件下，GmPK1b基因的表達(dá)特性顯示其受大豆疫霉菌誘導(dǎo)。外源施加植物激

6、素后，GmPK1b基因表達(dá)受ACC誘導(dǎo)，對水楊酸和茉莉酸甲酯誘導(dǎo)不敏感。
　　 5.GmPK1b轉(zhuǎn)基因擬南芥的功能分析在鹽脅迫下，野生型種子的萌發(fā)率為32.58％，而轉(zhuǎn)基因擬南芥11#、36#的萌發(fā)率分別為67.90％和69.08％;幼苗期野生型擬南芥根長為4.53 mm，而轉(zhuǎn)基因擬南芥11#、36#的根長分別為6.63 mm和7.51 mm;成株期野生型擬南芥脯氨酸含量為3.06mg/g，轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量為6.28 mg

7、/g和6.88 mg/g。干旱脅迫時(shí)，野生型種子的萌發(fā)率為46.07％，轉(zhuǎn)基因擬南芥11#、36#的萌發(fā)率分別為84.70％和75.95％;幼苗期野生型擬南芥根長為15.52 mm，而轉(zhuǎn)基因擬南芥11#、36#的根長分別為21.80mm和27.76 mm;成株期野生型擬南芥脯氨酸含量為2.94mg/g，轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量為6.10 mg/g和7.49 mg/g。上述結(jié)果表明，GmPK1b基因提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥對高鹽和干旱脅迫的抗性。