玉米抗逆基因ZmDi19-5的功能研究.pdf

1、玉米是全球種植范圍最廣的糧食和飼料作物，由于其獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，人均玉米占有量被視為衡量國民生活水平和畜牧業(yè)發(fā)展的主要標(biāo)志之一。我國已成為全球玉米種植面積最大的國家，但有超過50％的玉米種植地區(qū)受到嚴(yán)重的干旱和土壤鹽漬化危害，給我國的玉米生產(chǎn)造成了巨大的損失。研究表明，挖掘玉米抗旱基因以及培育高產(chǎn)抗逆新品種是解決逆境脅迫最為經(jīng)濟(jì)有效的方式之一。轉(zhuǎn)錄因子能夠廣泛地參與多種逆境脅迫應(yīng)答反應(yīng)，是抗逆信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中極為重要的分子開關(guān)，對抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)

2、錄因子的篩選和功能鑒定已成為當(dāng)前作物遺傳育種研究的熱點(diǎn)。干旱誘導(dǎo)蛋白19(Drought-induced19protein，簡稱Di19蛋白)是一類與抗逆反應(yīng)緊密相關(guān)的重要的轉(zhuǎn)錄因子，能夠廣泛地參與調(diào)控植物對逆境脅迫的應(yīng)答。因此，這一類蛋白在植物抗逆遺傳育種中具有較大的應(yīng)用潛力。然而，玉米Di19家族的基因功能研究尚未見報(bào)道。本研究從玉米中克隆得到ZmDi19-5基因，并對過表達(dá)該基因的轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行了系統(tǒng)的抗逆功能鑒定。此外，通過對

3、過表達(dá)該基因的轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，對ZmDi19-5基因參與抗逆的分子機(jī)制做了初步探討，得到以下主要的結(jié)果:
　　1.根據(jù)氨基酸序列分析，發(fā)現(xiàn)玉米ZmDi19-5蛋白不僅包含兩個(gè)保守性較高的Cys2/His2型鋅指蛋白結(jié)構(gòu)域，還包含zf-Di19及Di19_C基序，說明該蛋白屬于C2H2轉(zhuǎn)錄因子家族。
　　2.組織表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)ZmDi19-5基因在檢測的玉米組織中均有表達(dá)，其中，在莖中表達(dá)水平最高。熒光定量表達(dá)分

4、析表明ZmDi19-5基因受到高鹽和高濃度PEG脅迫后，表達(dá)水平顯著升高。
　　3.亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)表明ZmDi19-5蛋白定位在細(xì)胞膜上;酵母轉(zhuǎn)錄活性實(shí)驗(yàn)表明該蛋白在酵母中不具有轉(zhuǎn)錄激活活性。
　　4.構(gòu)建ZmDi19-5過量表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法異源轉(zhuǎn)化擬南芥。通過對轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥進(jìn)行干旱和高鹽脅迫，發(fā)現(xiàn)ZmDi19-5的過量表達(dá)可以顯著增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植株的抗旱耐鹽能力。
　　5.ABA敏感性實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)基