IB-CAS  > 中科院北方资源植物重点实验室
羊草抗逆相关DREB转录因子及SAMDC基因功能研究
Alternative TitleFunctional Identification of LcDREBs and LcSAMDCs from Leymus chinensis
彭献军
Subtype博士
Thesis Advisor刘公社 ; 沈世华
2011
Degree Grantor中国科学院植物研究所
KeywordDREB SAMDC 非生物胁迫 羊草 转录因子 启动子
Abstract羊草(Leymus chinensis)是一种重要的牧草资源,羊草抗寒、抗旱、耐盐碱,对保护生态环境具有重要作用。为研究羊草适应逆境的机理和抗寒、旱的分子机制,本文在高通量测序的基础上结合RACE-PCR 的方法,从羊草中克隆了3个DREB转录因子基因和2 个SAMDC基因,并运用TAIL-PCR技术对LcSAMDC2的启动子序列进行了克隆,对其功能进行了研究。本研究主要取得以下进展: 1. 基因和启动子克隆:在高通量测序的基础上,结合RACE 和RT-PCR 的方法共克隆到3 个DREB 基因(LcDREB1、LcDREB2 和LcDREB3)和2 个SAMDC基因(LcSAMDC1 和LcSAMDC2)以及LcSAMDC2 的启动子(Pro-LcSAMDC2)。 2. 基因结构分析:3 个LcDREB 的基因结构分析表明,均含有3 个内含子,4 个外显子,并且都可以通过选择性剪接(Alternative splicing,AS)对应产生3种不同形式的cDNA 序列,即LcDREB1a, LcDREB1b,LcDREB1c,LcDREB2a,LcDREB2b,LcDREB2c,LcDREB3a,LcDREB3b 和 LcDREB3c。2 个LcSAMDC的基因结构分析表明,均含有2 个内含子和3 个外显子,都仅产生一种cDNA序列。但是他们的cDNA 序列中除了含有一个主要的ORF(Main ORF)产生有催化功能的SAMDC 蛋白之外,在5’非翻译区还含有两个ORF,即,极小ORF(Tiny ORF)和小ORF(Small ORF)产生在翻译水平进行调控LcSAMDC 表达的多肽。 3. 表达特性分析:半定量PCR 和定量PCR 的结果表明,LcDREB2 和LcDREB3 具有相同的表达模式,受干旱、高盐、低温和外源ABA 的诱导表达,LcDREB2a,LcDREB2c,LcDREB3a 和LcDREB3c 的诱导表达非常明显,增加倍数都在20 以上。而LcDREB3b 和LcDREB2b 的上调倍数都在10 以下。这些结果表明,在逆境条件下,LcDREB2 和LcDREB3 的调控与ABA 信号通路存在Crosstalk,LcDREB2 和LcDREB3 的选择性剪接表达受逆境条件的调控。LcDREB3a 的表达具有组织特异性,在根茎和叶鞘中表达水平较高。LcSAMDC2同样也受干旱等处理诱导表达。 4. 转录因子功能验证:亚细胞定位实验结果表明,LcDREB2和LcDREB3均定位于细胞核内。酵母单杂实验表明,LcDREB2和LcDREB3均可以特异性的结合到DRE顺式元件上,并激活下游基因的表达。由此,证明LcDREB2和LcDREB3蛋白质定位于细胞核,具有DNA 结合域和转录激活域,为DREB类转录因子。 5. 基因功能分析:通过农杆菌侵染,将LcDREB2、LcDREB3和LcSAMDC2分别转化到了拟南芥中,此外,还将LcDREB2在羊草愈伤组织中进行了超表达。非生物胁迫抗性鉴定结果表明,LcDREB2、LcDREB3或LcSAMDC1的转基因表达提高了拟南芥对干旱和高盐的抗性,LcDREB3还明显的提高了转基因拟南芥在盐胁迫条件下的发芽率。体外凝胶阻滞(Electrophoretic Mobility Shift Assay,EMSA)实验和羊草愈伤组织转化结果表明,LcDREB2能够结合到LcSAMDC2启动子的DRE元件上并引起羊草愈伤组织中的LcSAMDC2表达上调。综上所述,本研究克隆了3 个具有选择性剪接特性的DREB 基因和2 个SAMDC 基因,并对其分子生物学特性进行了分析,LcDREB2、LcDREB3 或LcSAMDC2 的转基因表达提高了转基因拟南芥抗非生物胁迫的能力。LcDREB 和LcSAMDC 的克隆为深入研究羊草抗逆的分子机制奠定了基础,为改良小麦等作物的抗逆性提供了候选基因。
Pages88
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11911
Collection中科院北方资源植物重点实验室
Affiliation中国科学院植物研究所
First Author AffilicationInstitute Of Botany,The Chinese Academy Of Cciences
Recommended Citation
GB/T 7714
彭献军. 羊草抗逆相关DREB转录因子及SAMDC基因功能研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.
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