發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 00:33

【摘要】：褪黑素是一種與植物生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān),且參與不同逆境脅迫的分子。它廣泛存在于植物體內(nèi),是一種潛在的活性氧清除劑,可減輕活性氧對(duì)細(xì)胞的損傷,從而提高植物對(duì)逆境脅迫的耐受性�？Х人�-3-O甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)是一種褪黑素合成相關(guān)的酶。本研究從普通小麥中克隆了TaCOMT基因,對(duì)其功能結(jié)構(gòu)域、組織表達(dá)特異性以及在不同逆境脅迫下的表達(dá)情況等進(jìn)行了分析,并在轉(zhuǎn)基因擬南芥和小麥中對(duì)其功能進(jìn)行鑒定。主要研究結(jié)果如下:1.TaCOMT CDS全長(zhǎng)1185 bp,編碼395個(gè)氨基酸。COMT的氨基酸序列分析結(jié)果表明,COMT在擬南芥、水稻、小麥中高度保守,尤其在褪黑素合成相關(guān)的關(guān)鍵活性位點(diǎn)上。2.組織特異性表達(dá)分析結(jié)果表明,TaCOMT在莖中表達(dá)量最高,根和葉中較低。在小麥中對(duì)TaCOMT進(jìn)行表達(dá)模式分析,結(jié)果顯示TaCOMT對(duì)干旱、赤霉素(GA3)、生長(zhǎng)素(IAA)以及褪黑素處理響應(yīng)較為明顯,而對(duì)ABA無響應(yīng)。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示TaCOMT的表達(dá)產(chǎn)物位于細(xì)胞質(zhì)中。3.用轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行功能鑒定,結(jié)果表明:(1)轉(zhuǎn)基因擬南芥中TaCOMT的上調(diào)表達(dá)和植株體內(nèi)褪黑素的含量呈正相關(guān);(2)在甘露醇和PEG模擬干旱處理?xiàng)l件下,轉(zhuǎn)基因株系的鮮重、側(cè)根數(shù)、總根長(zhǎng)顯著大于野生型擬南芥;(3)在土壤干旱處理?xiàng)l件下,TaCOMT過表達(dá)株系的抗旱性顯著高于野生型擬南芥;(4)在不同濃度的ABA處理?xiàng)l件下,野生型和過表達(dá)株系之間表型無明顯差異;(5)在GA處理?xiàng)l件下,TaCOMT過表達(dá)株系下胚軸顯著長(zhǎng)于野生型,GA途徑相關(guān)基因的表達(dá)明顯上調(diào)。4.對(duì)轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行初步的性狀調(diào)查和抗旱性鑒定,結(jié)果表明:(1)T_1代轉(zhuǎn)基因小麥的株高、穗長(zhǎng)等性狀和對(duì)照相比無顯著性差異,而分蘗數(shù)顯著低于對(duì)照;(2)對(duì)T_2代轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行了抗旱性鑒定,結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因小麥的抗旱性顯著高于對(duì)照品種;(3)干旱處理后,轉(zhuǎn)基因小麥的褪黑素含量顯著高于對(duì)照,而IAA含量顯著低于對(duì)照。綜上,TaCOMT可提高轉(zhuǎn)基因株系中褪黑素的含量,上調(diào)表達(dá)干旱脅迫相關(guān)基因,并通過ABA非依賴途徑提高轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗旱性。此外,TaCOMT參與GA途徑,說明褪黑素可能與GA共同參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程。以上研究結(jié)果對(duì)褪黑素在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用有一定的參考價(jià)值,可利用轉(zhuǎn)基因手段提高植物體內(nèi)褪黑素的含量,從而改良植物品種,提高植物對(duì)逆境脅迫的耐受性。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S512.1

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