大豆脯氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體基因GmProTl和GmProT2的克隆及功能分析.pdf

1、在植物的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，干旱及高鹽是影響植物發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子。為了適應(yīng)這些不利的環(huán)境，植物內(nèi)部發(fā)展一系列的防衛(wèi)措施，也需要非生物脅迫應(yīng)答基因參與。目前有很多非生物脅迫相關(guān)的基因的生物學(xué)功能仍然是未知的。本研究利用同源基因克隆技術(shù)從大豆中克隆得到GmProT1和GmPorT2基因;利用生物信息學(xué)分析方法對(duì)基因進(jìn)行序列分析和蛋白結(jié)構(gòu)分析;利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)分析基因的表達(dá)特性;利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將基因轉(zhuǎn)化擬南芥，對(duì)轉(zhuǎn)基因

2、擬南芥后代進(jìn)行不同濃度外源脯氨酸、干旱和高鹽處理下的功能分析，從而研究基因在植物抗逆反應(yīng)體系中的貢獻(xiàn)，為研究大豆抗逆基因脅迫應(yīng)答反應(yīng)機(jī)理提供理論依據(jù)。通過(guò)研究獲得結(jié)果如下:
　　 1.本研究從大豆中克隆得到GmProT1和GmPorT2基因，進(jìn)化樹(shù)分析發(fā)現(xiàn)GmProT1和GmProT2蛋白序列與毛果楊和擬南芥的ProT的相似性較高，并且GmProT1和GmProT2基因都具有11個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。
　　 2.大豆中基因的組織

3、表達(dá)特性分析發(fā)現(xiàn)，大豆根部GmProT1基因在苗期表達(dá)量最高;莖與葉片中GmProT1基因在結(jié)莢期表達(dá)量最高;花中GmProT1基因在開(kāi)花期表達(dá)量最高。根、莖、葉片和花中GmProT2基因在結(jié)莢期表達(dá)量達(dá)到最高值。在籽粒發(fā)育時(shí)期，GmProT1和GmProT2兩個(gè)基因的表達(dá)量都是從開(kāi)花后第20天開(kāi)始上升，直到第35天GmProT1和GmProT2基因表達(dá)量達(dá)到最大值。
　　 3.對(duì)大豆脅迫誘導(dǎo)下基因表達(dá)分析中發(fā)現(xiàn)，GmProT1

4、和GmProT2基因在葉片中表達(dá)量達(dá)到的最大值比其它器官中的高;根中兩個(gè)基因?qū)γ{迫的反應(yīng)最敏感。
　　 4.將GmProT1和GmProT2基因用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化擬南芥，對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥和野生型進(jìn)行不同濃度外源脯氨酸的處理，發(fā)現(xiàn)外源施加5mM脯氨酸下擬南芥的種子萌發(fā)率顯著提高和根的長(zhǎng)度顯著增加，轉(zhuǎn)基因植株的種子萌發(fā)率和根的長(zhǎng)度都高于野生型;外源施加50mM或者100mM脯氨酸會(huì)使擬南芥的種子萌發(fā)率降低和根長(zhǎng)縮短，轉(zhuǎn)基因植株種子萌發(fā)

5、率和根的長(zhǎng)度都低于野生型擬南芥。外源施加脯氨酸情況下，轉(zhuǎn)基因擬南芥體內(nèi)脯氨酸含量顯著高于野生型擬南芥。在鹽脅迫和干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因擬南芥的種子萌發(fā)率和根長(zhǎng)都顯著高于野生型擬南芥;在脅迫處理下同時(shí)外源施加5mM脯氨酸，能夠提高擬南芥的種子萌發(fā)率和根長(zhǎng)，而轉(zhuǎn)基因擬南芥長(zhǎng)勢(shì)依然優(yōu)于野生型擬南芥。脅迫處理下轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量顯著高于野生型擬南芥。這些結(jié)果表明，相同條件下，轉(zhuǎn)基因擬南芥比野生型擬南芥能夠轉(zhuǎn)運(yùn)更多的脯氨酸，更加顯著的提高植株的耐