棉花中一个编码P-type ATPase基因的功能分析

【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；

【参考文献】
[1]董士波.火星表面障碍识别与规避方法研究[D].哈尔滨工业大学,飞行器设计,2013,硕士.
[2]吕中杰.技术视角下我国电视新闻业务演变研究[D].湖南师范大学,新闻学,2014,硕士.
[3]王洋.存在与缺失：卢卡奇理论视野下的20世纪中国现实主义美术[D].东北师范大学,美术学,2012,硕士.
[4]田文娟.功能对等理论下科技英语非人称主语句的汉译[D].湖南师范大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[5]王冬月.东北地区装备制造业集群发展模式研究[D].哈尔滨理工大学,企业管理,2012,硕士.
[6]靳挺,金庆超,李宁慧.生物工程专业实验教学改革探讨[J].现代农业科技,2014,02:347.
[7]高玫玫.高中语文学困生调查与教学对策研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[8]赵金贵.沁水块坳形成演化的构造地貌学解析[D].太原理工大学,矿产普查与勘探,2014,博士.
[9]银少华.高速铁路高强轻骨料混凝土站房结构地震反应分析[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[10]符强.高精度导弹舵机控制器的研究[D].西北工业大学,电力电子及电力传动,2004,硕士.
[11]朱岩.花生MFT基因的克隆与功能验证[D].山东师范大学,发育生物学,2013,硕士.
[12]高士龙.工业多段分节提升门设计[D].吉林大学,机械工程,2014,硕士.
[13]刘磊.离心压缩机大直径三元叶轮高速铣加工研究[D].大连理工大学,动力工程（专业学位）,2013,硕士.
[14]包雪.曹秀美歌唱艺术研究[D].武汉音乐学院,音乐与舞蹈学,2013,硕士.
[15]李晓鹏.基于视觉传感的电子束填丝焊焊接特性研究[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[16]黄丽.小波神经网络预测模型在Ad Hoc网络分簇算法中的应用研究[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[17]沈芯屿.粉黛香盒——女性文物之唐宋瓷粉盒研究[J].美育学刊,2014,01:96-104.
[18]李力.N省自动化站群系统设计与开发[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[19]冯颜颜.混凝—超滤工艺处理滦河水中试研究[D].西安建筑科技大学,市政工程,2013,硕士.
[20]邓命.基于无逆流联网技术的光伏发电并网控制系统的研究[D].湖北工业大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[21]姬养娃.动态比较优势与发展中国家的经济战略选择[D].东北财经大学,世界经济,2003,硕士.
[22]万俪婷.武汉市青少年管乐教育现状调查与策略研究[D].华中师范大学,音乐学,2013,硕士.
[23]傅维民.多孔钽金属联合骨髓基质干细胞治疗骨坏死的实验研究[D].南方医科大学,人体解剖与组织胚胎学,2014,博士.
[24]沈玉琴.脉冲重合器永磁机构的研制[D].苏州大学,控制工程（专业学位）,2014,硕士.
[25]贡士娇.四轮独立转向电动汽车转向控制方法[D].燕山大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[26]杨东.基于互联网信息传输速度的中国城市节点结构研究[D].河北师范大学,人文地理学,2012,硕士.
[27]李飞.南黄海辐射沙洲内缘区演变驱动机制及围垦布局研究[D].南京师范大学,自然地理学,2014,博士.
[28]吴昕烨.我国快速时尚品牌发展策略研究[D].浙江理工大学,设计艺术学,2014,硕士.
[29]谭文志.基于TTCN-3的AUTOSAR一致性测试研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2011,硕士.
[30]李娟娟.基于UPnP数字家庭远程控制的设计与实现[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[31]章新川.汛情信息采集网络建设探讨[J].水电自动化与大坝监测,2004,05:59-62.
[32]俎凤霞,刘敏敏.浅谈关于“在大学物理教学中引入科学前沿知识”[J].物理教师,2011,09:72-73.
[33]李依慧.代位权问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[34]谢莉,郑华,张粒子.基于数值仿真的电价灵敏度分析[J].电力系统自动化,2009,12:38-42.
[35]乔贵星.六盘水产业集群发展探讨[J].六盘水师范学院学报,2014,06:54-56.
[36]胡楷.双嵌入式CPU煤矿安全监控分站的设计[D].西安科技大学,电气工程,2014,硕士.
[37]陈野.QLY50H混合动力轮胎起重机设计[D].哈尔滨理工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[38]王采秋.中高级阶段日本留学生汉语标点符号使用偏误分析[D].华中师范大学,对外汉语教学,2014,硕士.
[39]张金.基于对口支援背景下的青海藏区跨越发展能力研究[D].青海师范大学,区域经济学,2012,硕士.
[40]曾帆.论行政公益诉讼[D].云南财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[41]安明.预测宫颈上皮内瘤样变锥切术后残留或复发危险因素的meta分析[D].广西医科大学,妇产科（专业学位）,2013,硕士.
[42]王睿凯.基于模糊理论的图像对比度增强算法研究[D].中北大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[43]臧学运.基于系统周界理论的电信运营企业竞争力研究[D].北京交通大学,2008.
[44]肖峻,郭晓丹,王成山,张跃.基于供电能力的配电网联络有效性评价与化简方法[J].电力系统自动化,2012,08:31-37.
[45]周洁.带时间特性的自动信任协商模型研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[46]文志强,蔡自兴.MeanShift算法的收敛性分析[J].软件学报,2007,02:205-212.
[47]王维.基于双馈电机的同步旋转系统研究[D].西南交通大学,车辆工程,2013,硕士.
[48]张英.纸上山河金石声[D].南京艺术学院,美术学,2004,硕士.
[49]柏鹰.社交化电子阅读软件UI设计[D].广西师范大学,美术学,2013,硕士.
[50]杨建莹,梅旭荣,刘勤,严昌荣,何文清,刘恩科,刘爽.气候变化背景下华北地区冬小麦生育期的变化特征[J].植物生态学报,2011,06:623-631.