论文部分内容阅读
大白菜原产于中国,是深受我国人民喜爱的主要蔬菜作物之一。大白菜喜冷凉,高温和冷冻均影响大白菜的生长和发育。因此发掘与温度胁迫相关的基因并应用大白菜分子设计育种将有助于提高大白菜对温度逆境的抗性。植物载脂蛋白是近几年发现的一类胞外分泌蛋白,与植物抗温度胁迫及氧化胁迫相关,在植物逆境适应中发挥重要作用。利用荧光定量PCR技术对大白菜BrTILs基因的表达模式进行分析,发现大白菜BrTILs基因家族不同成员间的的表达模式存在较大差异,其中BrTIL1在高温和低温处理下的任何组织中都检测不到其转录表达,BrTIL2基因受高温诱导, BrTIL4基因受低温诱导,而BrTIL3基因则不受温度诱导。因此本研究选择受高温诱导的BrTIL2和受低温诱导的BrTIL4作为研究对象,对它们的表达模式及生物学功能进行了分析。主要内容概括如下:1.表达模式分析对不同处理条件下的BrTILs基因的表达模式分析发现:BrTIL2蛋白的表达受高温诱导,低温抑制;BrTIL4蛋白的表达受低温诱导,高温抑制;BrTIL3蛋白的表达不受温度诱导;BrTIL1则检测不到其表达。对不同器官中BrTILs基因的表达模式分析发现:BrTIL2在成熟莲座叶与花中表达最多;BrTIL4在花芽和花中表达最多;BrTIL3表达量整体较低,在成熟莲座叶和幼嫩包叶中相对较多。2.目的基因的克隆用RT-PCR方法克隆目的基因BrTIL2与BrTIL4基因的编码区。BrTIL2开放阅读框全长564bp,预测编码188个氨基酸残基的多肽。BrTIL4开放阅读框全长567bp,预测编码189个氨基酸残基的多肽。BrTIL2与BrTIL4与拟南芥TIL一致性达85%左右,BrTIL2与BrTIL4序列一致性达90%。高度的同源性预示着它们功能的相似性。3.转化拟南芥通过基因工程方法构建表达载体,将目的基因成功连接到含有CaMV35S组成型启动子的pCAMBIA2300-35S-OCS载体上。转化农杆菌感受态细胞,花序浸染法转化野生型拟南芥。利用卡那霉素选择性培养基筛选阳性植株,连续筛选出转基因纯合体。PCR法验证转基因及转基因纯合体。4.正常条件下拟南芥的表型观察正常条件下的生长状况发现:转基因拟南芥株系BrTIL4较转空载体株系叶片面积大,但开花初期时,莲座叶叶片数相同。结荚后期BrTIL4较转空载体株系叶片黄化程度低。5.转基因拟南芥的耐冷性10℃低温胁迫处理BrTIL2与BrTIL4转基因纯合株系48h,测其功能叶荧光动力学发现,低温降低了植物的光合能力。与空载体株系相比,BrTIL2株系与BrTIL4株系并未表现出较强的耐低温能力。推测原因可能是,BrTIL2在低温抗逆性中不起关键作用,或者不参与此过程,也有可能是本实验选取的温度过高,拟南芥具有一定的耐寒能力,植株受伤害程度不大。6.转基因拟南芥的耐热性40℃高温处理抽薹初期转基因拟南芥24h,测其功能叶荧光动力学。结果发现,高温降低了植物的光合作用,但是与空载体株系相比,过量表达BrTIL2与BrTIL4转基因植株的光合系统的电子传递速率与光化学活性并未显著提高,即BrTIL2与BrTIL4的过量表达未能增强植株的高温抗逆性。7.转基因拟南芥的耐盐性盐处理抽薹初期转基因拟南芥20d后,测其功能叶荧光动力学发现:与对照组(无盐处理)株系相比,盐胁迫对植物光合系统造成了严重的伤害:Fv/Fm,PI显著降低。而盐处理条件下,转基因株系BrTILs与转空载体株系相比,转基因株系BrTILs的Fv/Fm,PI显著高于对照株系即转基因株系表现出较强的抗盐性。说明BrTIL2与BrTIL4参与植物的盐胁迫抗性综上所述,BrTIL2与BrTIL4氨基酸序列高度同源性,说明它们具有功能上的相似性,即都具有抗盐性。但其表达模式的差异性又说明它们功能的多样性和复杂性。