小麦高光效相关基因功能分析及tascl14基因克隆与功能验证

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1、分类号：S512.1学校代码：10712UDC：633.1研究生学号：2010060020密级：公开2015届攻读博士学位研究生学位（毕业）论文小麦高光效相关基因功能分析及TaSCL14基因克隆与功能验证学科专业：作物遗传育种研究方向：农业生物技术研究生陈坤梅指导教师：陈耀锋教授李宏伟博士完成时间：2015年01月中国陕西杨凌Classificationcode:S512.1Universitycode:10712UDC:633.1Postgraduatenumber:2010060020Confiden

2、tialitylevel:PublicDissertationforDoctorDegreeNorthwestA＆FUniversityin_2015_ANALYSISOFHIGHPHOTOSYNTHETICEFFICIENCYGENOMICFUNCTIONINWHEATANDCLONINGANDFUNCTIONALVERIFICATIONOFTASCL14GENEMajor:CropGeneticsandBreedingResearchfield:AgriculturalBiotechnologyNam

3、eofPostgraduate:ChenKunmeiAdviser:Prof.ChenYaofengDr.LiHongweiDateofsubmitted:2015.01YanglingShaanxiChina小麦高光效相关基因功能分析及TaSCL14基因克隆与功能验证摘要作物高光效育种自上个世纪80年代提出以来已经成为提高作物产量的重要方向之一。应用分子生物学、分子遗传学等方法研究寻找作物高光效相关基因，并通过基因工程培育高光效作物品种已成为现代农业研究的重要内容。本研究在前期研究已从小麦芯片中筛选到一

4、批受强光诱导差异表达基因基础上，从中挑取了6个（分别为Ta23008、Ta24695、Ta27787、Ta92165、Ta119251和Ta106078）基因作为研究对象，以普通小麦小偃54为实验材料，利用大麦条斑病毒（barleystripemosaicvirus，BSMV）介导的基因沉默（Virus-inducedgenesilencing，VIGS）系统对其功能进行初步研究；综合考虑6个目的基因BSMV植株各表型差异，筛选并克隆了Ta92165（TaSCL14）基因，通过基因减量表达（小麦中）、超量

5、表达（拟南芥中）和在小麦中遗传转化对TaSCL14进行进一步的生物学功能验证，得到以下主要结果：1.从小偃54小麦cDNA中分离到6个目的基因片段（大小在160~200bp之间），连接到BSMV的γ载体上，并在体外转录成病毒RNA，成功侵染小偃54。在侵染植株病斑出现后对各目的基因的BSMV植株进行了基因表达验证，RT-PCR（ReversetranscriptionPCR）结果表明各目的基因在各自的BSMV植株中的表达量比其在对照植株（BSMV:GFP）中的低，说明目的基因被成功沉默。2.测定BSMV小

6、麦在不同光温条件及不同氧化剂处理下叶片光系统II最大光化学效率（Fv/Fm）和光合性能指数（P.I.）的变化以研究其抗光氧化胁迫能力。结果发现，与对照相比，BSMV:Ta23008和BSMV:Ta92165小麦对低温强光、敌草隆（3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea，DCMU）、甲基紫精（methylviologen，MV）和H2O2处理引起的光氧化胁迫表现出更弱的抗性；BSMV:Ta24695小麦对低温强光和H2O2处理引起的光氧化胁迫表现出更弱的抗性；BSMV

7、:Ta27787小麦对低温强光、DCMU和H2O2处理引起的光氧化胁迫表现出更弱的抗性；BSMV:Ta119251小麦对DCMU处理引起的光氧化胁迫表现出更弱的抗性；BSMV:Ta106078小麦对DCMU、MV和H2O2处理引起的光氧化胁迫表现出更弱的抗性。这些结果表明，这6个目的基因参与小麦对光氧化胁迫抗性的调节。3.BSMV小麦叶片的丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量和电导率大小分析表明，BSMV:Ta23008、BSMV:Ta24695、BSMV:Ta92165、BSMV:Ta1

8、19251和BSMV:Ta106078小麦叶片MDA含量均比对照高；BSMV:Ta23008、BSMV:Ta24695、BSMV:Ta27787、BSMV:Ta92165和BSMV:Ta106078小麦叶片电导率均比对照高，表明各目的基因沉默后，造成其BSMV小麦叶片细胞膜的损伤，这可能是它们在光氧化胁迫中出现更低抗性的重要原因。4.通过观察在氧化剂（DCMU）处理后BSMV小麦叶片颜色变化，分析基因沉默对叶绿素的影响。结果发