小麥堿脅迫應(yīng)答基因TaARF9和TaNTL5的功能研究.pdf

1、土壤的鹽化常常伴隨堿化一起發(fā)生，這對(duì)植物生長與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。土壤中的鹽脅迫一般會(huì)給植物帶來滲透脅迫與離子損傷，而堿脅迫除了上述脅迫外，還會(huì)嚴(yán)重影響土壤結(jié)構(gòu)，阻礙植物對(duì)離子的正常吸收并擾亂細(xì)胞內(nèi)離子平衡，使細(xì)胞膜受損，并損傷植物根系與光合系統(tǒng)等，對(duì)植物的正常生長造成極大傷害。到目前為止，人們對(duì)植物響應(yīng)鹽脅迫的機(jī)制關(guān)注較多，而對(duì)堿脅迫卻少有研究;考慮到堿脅迫對(duì)植物生長帶來的嚴(yán)重威脅，植物對(duì)堿脅迫的耐受機(jī)制亟待更多深入的研究。<

2、br>　　實(shí)驗(yàn)室前期通過非對(duì)稱體細(xì)胞雜交的技術(shù)，以普通小麥濟(jì)南177(JN177)和長穗偃麥草為親本，獲得了一系列小麥漸滲系，并從中選育了耐鹽堿的小麥漸滲系品種——山融4號(hào)(SR4)。田間種植與實(shí)驗(yàn)鑒定表明SR4具有很強(qiáng)的耐鹽堿能力。利用第二代高通量測序技術(shù)對(duì)SR4堿處理后的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析，挑選出兩個(gè)在SR4根中受堿脅迫誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的基因，其中一個(gè)是生長素響應(yīng)因子TaARF9，一個(gè)是具有跨膜結(jié)構(gòu)域的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5。

3、>　　1.小麥生長素響應(yīng)因子TaARF9的功能探究
　　我們從SR4中克隆到一個(gè)約1.9kb的TaARF9開放閱讀框。它是一個(gè)生長素響應(yīng)因子，在多種非生物脅迫處理下呈現(xiàn)了不同的表達(dá)模式。TaARF9定位于細(xì)胞核，在酵母系統(tǒng)中驗(yàn)證了其具有體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將TaARF9轉(zhuǎn)化野生型擬南芥（Col-0），獲得了兩個(gè)TaARF9轉(zhuǎn)化擬南芥過表達(dá)的純合株系(OE)。在土壤中，TaARF9OE系的生長受到了顯著抑制，且其發(fā)

4、育速度較快，生長周期更短。同樣的，在空白培養(yǎng)皿上，TaARF9擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小，主根長度也顯著縮短。在堿脅迫與氧化脅迫條件下，TaARF9OE系的相對(duì)葉片面積顯著高于對(duì)照，展現(xiàn)了對(duì)堿脅迫與氧化脅迫的顯著抗性。DAB和NBT染色結(jié)果顯示TaARF9OE系積累了更高的ROS含量，ROS清除酶活性也有顯著提升。此外，在施加外源生長素的條件下，OE系較野生型的相對(duì)生長總是被促進(jìn)的。我們推測，ROS信號(hào)通路與生長素信

5、號(hào)通路可能在TaARF9介導(dǎo)的抗堿脅迫的機(jī)制中發(fā)揮重要作用。
　　2.小麥轉(zhuǎn)錄因子TaNTL5的功能探究
　　我們從SR4中克隆到一個(gè)約1.9kb的TaNTL5開放閱讀框。TaNTL5是一個(gè)NAC類轉(zhuǎn)錄因子，在C末端具有一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。TaNTL5對(duì)不同的非生物脅迫具有不同的響應(yīng)模式。然而，我們?cè)诮湍赶到y(tǒng)中未能檢測出TaNTL5全長的體外轉(zhuǎn)錄激活活性。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將TaNTL5轉(zhuǎn)化野生型擬南芥(Col-0)，獲得了兩

6、個(gè)TaNTL5轉(zhuǎn)化擬南芥過表達(dá)的純合株系。在空白培養(yǎng)皿上，TaNTL5擬南芥OE系相較于野生型擬南芥葉片面積顯著縮小，主根長度無顯著差異。在堿脅迫與ABA處理?xiàng)l件下，TaNTL5OE系的相對(duì)葉片面積顯著高于對(duì)照，展現(xiàn)了葉片對(duì)堿脅迫與ABA的顯著抗性。同時(shí)，TaNTL5OE系還展現(xiàn)了對(duì)鹽脅迫的敏感性。對(duì)擬南芥ABA信號(hào)通路及鹽脅迫相關(guān)Marker基因的表達(dá)情況的分析結(jié)果表明TaNTL5還上調(diào)了ABA合成相關(guān)基因ABA2，我們推測:ABA信