棉花中一个编码P-type ATPase基因的功能分析

棉花中一个编码P-type ATPase基因的功能分析

作者:师大云端图书馆 时间:2017-11-23 分类:硕士论文 喜欢:1654
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【摘要】棉花是一种重要的经济作物,但随着全球气候的异常,低温,干旱等逆境条件严重影响棉花的产量与品质,转基因抗性育种已成为解决这一问题的重要途径之一。P-typeATPases是广泛分布于生命体中的一种重要酶类,与植物生长发育及抵抗逆境胁迫密切相关,但目前,有关棉花P-typeATPases却鲜有报道。本实验室在Hai7124中克隆了一个编码P-typeATPases的基因,命名Gbpatp。序列分析表明,该基因可能与植物的生长发育及逆境胁迫相关。为了阐明Gbpatp基因功能,本文对沉默Gbpatp同源基因的陆地棉和Gbpatp过量表达烟草进行低温和干旱胁迫处理,结果如下:1.Gbpatp基因响应低温诱导。将Hai7124在2℃光照培养箱中培养,模拟低温胁迫,qRT-PCR分析Gbpatp基因响应低温诱导后的表达量。低温处理2h、4h、8h、12h、24h后Gbpatp基因相对表达量分别为:3.3261、2.2078、1.4433、1.1412和1.2612,显著高于低温处理前的相对表达量(1),初步认为Gbpatp基因响应低温上调表达。2.Gbpatp基因与植物耐低温能力相关。利用VIGS技术沉默陆地棉鲁21中和Gbpatp同源的基因后,将VIGS棉花和非沉默棉花(对照)置于2℃光照培养箱,模拟低温胁迫。48h后,VIGS棉花有3片叶子出现萎蔫,而对照无明显萎蔫。丙二醛(MDA)是质膜过氧化的产物之一,其含量间接反映植物抗逆境能力,MDA含量与植物抵抗逆境的能力呈负相关;过氧化氢酶(CAT)也是反映植物抵抗逆境胁迫能力的重要指标之一,CAT活力与植物抵抗逆境的能力呈正相关。进一步测定上述两指标,低温处理前,VIGS棉花与对照MDA含量分别为:4.7024nmol/g和4.7529nmol/g,处理后,VIGS棉花和非沉默棉花MDA含量分别上升至36.9212nmol/g和21.7031nmol/g,VIG棉花MDA含量显著高于对照;处理前,VIGS棉花和对照的CAT活力均在180U/(g·min)左右,无显著差异;处理后,VIGS棉花和对照CAT活力分别为95.2012U/(g-min)和135.0571U/(g-min),VIGS棉花的CAT活力显著低于对照。以处理VIGS棉花同样的方法处理Gbpatp过量表达T2代烟草。低温处理48h后,转基因烟草仅有最下部2片叶子出现萎蔫,对照则全部萎蔫;低温处理前,转基因烟草与对照MDA含量均在2nmol/g左右,无显著差异。48h后,2个转基因株系和对照MDA含量分别上升为17.66162nmol/g.18.18292nmol/g和26.37982nmol/g,转基因MDA含量显著低于对照。低温处理前,转基因植株和对照的CAT活力均在65U/(gmin)左右,无显著差异。低温胁迫使2个转基因株系和对照的CAT活力分别降低至:45.3927、43.7821U/(g·min)和15.731U/(g·min),转基因植株的CAT活力显著高于对照。综合以上的结果表明,Gbpatp基因与植物耐低温能力相关。3.Gbpatp基因与植物耐干旱能力相关。利用浓度为5%、10%、15%和20%的PEG模拟干旱,研究T2代转基因烟草种子的萌发指标(发芽势、发芽率、发芽指数、发芽均日)和烟苗生长指标(下胚轴长、根长、烟苗活力指数、株高胁迫指数)。PEG浓度为20%时,转基因植株的发芽势、发芽率、发芽指数和发芽均日分别为:40%,48%,3.01and11.67d,对照分别为:12%,16%,1.75and13d;此外,转基因植株的下胚轴长、根长、烟苗活力指数和株高胁迫指数分别为:1.4cm,10.2cm,34.14和66,对照相应数值为:1cm,4.6cm,9.80和33,以上数据表明,在PEG浓度为20%时,转基因植株表现出更强的耐旱能力。在其它模拟干旱胁迫条件下,得到与上述相同的结果。4.Gbpatp基因促进植株的生长。相同栽培条件下,观察3个转基因株系4-6片真叶期的幼苗生长情况,每个株系取20株苗,测量株高和根长。转基因烟草幼苗的株高和根长在表型上明显长于对照。转基因株系的株高平均长度分别为1.48cm、1.41cm和0.81cm,对照为0.51cm,转基因株系显著高于对照;转基因株系的平均根长分别为2.77cm.2.65cm和1.45cm,对照的平均根长为1.25cm,前两个株系根长显著高于对照(P<0.05)。上述结果表明,Gbpatp基因对植株生长有一定的影响。
【作者】连梓伊;
【导师】刘蔼民;
【作者基本信息】南京农业大学,作物遗传育种,2013,硕士
【关键词】棉花;P4-typeATPase;病毒诱导的基因沉默;低温;干旱;

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