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本论文包括两部分:第一部分通过实验在拟南芥中克隆得到一个编码类萌发素蛋白(GLPs)基因的启动子,GLP13(Germin-like protein of gene13),通过以GUS作为报告基因构建双元表达载体(GLP13::GUS)转化拟南芥和烟草K326(N.tabacum cv.K326),并检测GUS在转基因植株中的表达情况,发现GLP13基因启动子可专一性驱动GUS基因在维管束中韧皮部特异性表达。第二部分主要通过实验在拟南芥中克隆到了一个编码ABC1类蛋白激酶的基因,SIAK(Salt Induction ABC1-like Kinase),并在此基础上进一步对拟南芥SIAK基因的功能进行研究,着重探讨该基因在抗盐胁迫方面的作用。
第一部分:
类萌发素蛋白(Germin—like protein,GLPs)是一类与小麦萌发素(Germin)序列相似性较高的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,在植物的生长发育阶段以及生物和非生物的胁迫应答中起重要的作用。本文应用分子生物学、生物化学及遗传学的方法研究了拟南芥类萌发素基因glp13启动子的特异性表达情况,主要研究结果如下:
1、运用生物信息学的方法,发现GLP13基因启动子包括典型的启动子元件:TATA-box、CAAT-box和GATA—box,以及一些与组织特异性表达相关的AGAAA、SORLIP1AT、SORLIP2AT、OSE1ROOTNODULE、OSE2ROOTNODUL等基序。
2、利用GLP13基因的启动子驱动GUS报告基因在拟南芥的不同组织和器官中表达,发现该基因的表达具有很强的组织特异性,仅在维管组织表达。这与利用GLP13::GUS转化烟草的研究结果相一致。
3、利用石蜡切片对转基因拟南芥的根、茎、叶的观测发现,GUS报告基因主要在韧皮部特异性表达,这与对转基因烟草进行徒手切片和石蜡切片的研究结果相一致。
第二部分:
ABC1(for Activity bcl complex)类蛋白激酶是近年来在植物中发现的一类新的非典型性激酶。本实验室在拟南芥中克隆到了一个编码ABC1类蛋白激酶的基因,并在此基础上进一步对拟南芥SIAK基因的功能进行研究,着重探讨该基因在盐胁迫方面的作用,并探究了其可能的机理。主要取得了以下结果:
1、RT-PCR检测SIAK基因在拟南芥不同组织和器官中表达发现,该基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,且叶片中表达最强。这与利用SIAK基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果相一致。
2、利用RT-PCR分析了野生型拟南芥在不同胁迫条件下SIAK的基因表达水平,结果显示,在ABA、SA、MV和NaCl胁迫下,SIAK的表达均有明显的上调,其中在NaCl处理下上调最明显。
3、表型分析发现,在正常生长情况下,WT、siakl突变体和35S::SIAK植株表型无明显差异；但在不同浓度梯度的无机盐和甘露醇处理下,35S::SIAK比WT和siakl的种子萌发率高,主根更长。
4、在正常培养条件下,siakl植株净光合速率、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学效率ΦPSⅡ、非光化学淬灭(NPQ)以及电子传递速率(ETR)与 WT之间没有差异；但是在NaCl胁迫下,siakl植株Fv/Fm、yield却低于WT和35S::SIAK植株。