小麥兩個蛋白激酶MAPK1、W55a基因的表達特性及功能鑒定.pdf

1、植物體內(nèi)存在復(fù)雜的信號傳導(dǎo)系統(tǒng)，能感知、傳遞逆境脅迫信號，并引起各種生理生化反應(yīng)以適應(yīng)不利環(huán)境造成的傷害。蛋白激酶在信號傳遞、生長發(fā)育和功能基因的表達調(diào)控中起重要的作用。 蛋白激酶存在于絕大部分真核生物和少數(shù)原生生物中，由250～300個氨基酸殘基構(gòu)成蛋白激酶的功能域，折疊成一個催化核心結(jié)構(gòu)。蛋白激酶有11個保守的功能亞域，根據(jù)底物特異性將蛋白激酶分為絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶和酪氨酸蛋白激酶，還有一類有雙底物特異性。另外，Hank

2、s和Hunter把蛋白激酶分為AGC組、CaMK組、CMGC組、保守的PTK組和其它組。我們從干旱處理的小麥cDNA文庫中獲得了兩個蛋白激酶MAPK1和W55a。序列分析顯示，這兩個基因為新發(fā)現(xiàn)的蛋白激酶，其中MAPK1屬于CMGC組，W55a屬于CaMK組。本研究通過多種脅迫處理應(yīng)用RT-PCR技術(shù)對兩個蛋白激酶基因MAPK1、W55a進行了表達特性分析，同時構(gòu)建兩個小麥蛋白激酶基因表達載體，通過分別轉(zhuǎn)化煙草和擬南芥，研究煙草轉(zhuǎn)小麥蛋

3、白激酶基因MAPK1T0代個體和擬南芥轉(zhuǎn)小麥蛋白激酶基因W55a T3代個體的抗逆特性，獲得了以下主要結(jié)果： (1)蛋白激酶基因MAPK1、W55a和內(nèi)參USP基因W1的表達特性分析：對小麥材料小白麥進行不同種類脅迫處理(干旱、低溫、高鹽、ABA、SA、MeJA、ET)，提取總RNA，反轉(zhuǎn)錄成cDNA，運用RT-PCR技術(shù)對蛋白激酶基因進行表達特性分析。結(jié)果表明MAPK1的表達既受非生物脅迫誘導(dǎo)也受與生物脅迫相關(guān)植物激素的誘導(dǎo)；

4、W55a的表達受干旱、高鹽、ABA誘導(dǎo)，也受與生物脅迫相關(guān)植物激素的誘導(dǎo)，但不受低溫誘導(dǎo)，對各種脅迫響應(yīng)的時間不一樣；為確保結(jié)果可靠性，引入內(nèi)參uSP基因W1，W1的表達受干旱、低溫、ABA與生物脅迫相關(guān)植物激素的誘導(dǎo)，但不受高鹽與MeJA誘導(dǎo)。表明MAPK1、W55a、W1可能參與多種信號途徑，且在不同脅迫信號途徑中發(fā)揮不同的作用，它們可能是非生物脅迫和生物脅迫信號的交叉點。 (2)蛋白激酶MAPK1的煙草轉(zhuǎn)化及抗鹽性鑒定：構(gòu)

5、建小麥蛋白激酶MAPK1的轉(zhuǎn)基因表達載體，通過農(nóng)桿菌侵染法轉(zhuǎn)化煙草，對轉(zhuǎn)MAPK1基因煙草無性繁殖的T0代株系葉片進行鹽處理試驗，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)MAPK1基因能夠明顯增強轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性。 (3)蛋白激酶W55a．的擬南芥轉(zhuǎn)化和抗旱性鑒定：構(gòu)建小麥蛋白激酶W55a的轉(zhuǎn)基因表達載體，通過農(nóng)桿菌侵染法轉(zhuǎn)化擬南芥，對轉(zhuǎn)W55a基因擬南芥T3代株系進行模擬干旱處理試驗，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)W55a基因能夠明顯增強轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗旱性。 (4)蛋白激

6、酶MAPK1與轉(zhuǎn)錄因子W17酵母雙雜實驗：將轉(zhuǎn)錄因子W17根據(jù)不同的功能域分段構(gòu)建誘餌載體，通過在缺陷型培養(yǎng)基上顯藍情況，發(fā)現(xiàn)與MAPK1互作的W17區(qū)域，證明MAPK1能夠與W17互作。綜上所述，本研究對蛋白激酶MAPK1、W55a和內(nèi)參基因W1進行了初步的功能驗證，確認MAPK1、W55a和W1參與非生物信號傳導(dǎo)，并且參與了與生物脅迫相關(guān)的植物激素信號傳導(dǎo)；生物學(xué)特性分析初步表明MAPK1的過表達提高了轉(zhuǎn)基因煙草的耐鹽性，W55a的