小麦渐渗系新品种山融3号耐盐表达谱和耐盐相关基因研究

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2、论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：盈导师签名：丝日期：竺堕山东大学博士学位论文小麦渐渗系新品种山融3号耐盐表达谱和耐盐相关基因研究中文摘要植物的耐盐性是由多基因控制的复杂的数量性状，盐胁迫应答相关的基因涉及到代谢、细胞防御、能量、离子平衡和转运、细胞生长和分裂等诸多方面，所有这些基因构成一个复杂的调控网络。因此，对盐渍胁迫下植物基因表达整体概况的研究有助于我们更好的理解植物的耐盐机制。耐盐小麦品种山融3号是小麦品种济南177(TriticumaestivumL2n=42)与其小麦族偃麦草属禾草长穗偃麦草(Thinopyrumponticum2n=70)经过不对称体细胞杂交技

3、术获得的体细胞杂种渐渗系。遗传及生理生化的分析表明，该品种含有长穗偃麦草染色体小片段，耐盐指数及各项生理生化指标均其耐盐性明显优于亲本小麦。山融3号不同于其它耐盐相关研究所利用的单一遗传背景的材料，其耐盐性由主效基因和微效基因共同控制。本文利用小麦全基因组芯片，研究了山融3号及其亲本济南177经不同时间盐胁迫后不同组织的诱导表达谱，从转录组的水平对小麦盐胁迫诱导基因表达情况进行分析，并从山融3中克隆了3个耐盐相关基因，进行了功能研究，主要研究内容和结果包括：1．利用Anymetrix小麦基因芯片分析小麦盐胁迫诱导的基因表达谱采用Aff3anetrix小麦全基因组芯片(C；eneCllipWh

4、eatGenomeArray)，首次构建了小麦体细胞杂交耐盐品种山融3号及其亲本济南177盐胁迫诱导的表达谱，一共获得6504个差异表达探针，代表了5,577个盐胁迫诱导的差异表达基因。主要参与主要包括胁迫响应、钙离子结合、转录调控、氮代谢、氨基酸代谢以及氧化还原等过程。在盐胁迫下根系中的差异表达基因比叶片中的大约多一倍，由于根系直接面对盐胁迫，所以其差异表达基因多与离子吸收有关，主要包括许多水通道蛋白、钙依赖的钾离子通道以及一些非选择性通道蛋白等。对盐胁迫特异性诱导或者抑制表达探针的分析表明液泡膜钠氢逆向转运蛋白基因Na+／hT+antiporter(NHXl)、液泡膜焦磷酸酶基因PPas

5、e和TaHKTl在山融3号和济南177中差异表达，揭示离子吸收和区隔化的调控可能在山融3号的耐盐中起了重要作用。部分重要盐胁迫响应相关基因在山融3号和济南177之间也存在差异表达，ABA合成途径相关基因以及ABA响应的因子，JA以及GA信号途径的有关基因山东大学博十学位论文在盐胁迫后均上调表达，表明在小麦中激素途径与逆境响应途径也有交叉。组蛋白可以通过转录后修饰来诱导或者抑制许多功能基因的表达，它们在盐胁迫后的大量下调表达暗示其在山融3号的盐胁迫应答中起作用，值得我们进一步研究。2．小麦耐盐相关基因TaCHP的全长eDNA克隆及初步的功能分析对一个功能未知的锌指蛋白基因TaCHP进行了克隆和

6、测序，表达谱分析发现盐胁迫后TaCHP在根系中特异性表达，而且在山融3号和济南177间有明显的差异表达。TaCHP表达不受干旱胁迫、氧化胁迫的影响，而ABA胁迫后其表达谱与盐胁迫的表达一致，·推测勋删P基因在山融3号的表达与渗透胁迫和氧化胁迫无关，可能是盐胁迫和ABA响应途径共同的调控因子。组织原位杂交结果表明TaCHP在山融3号根系成熟区的皮层细胞和导管细胞中都有表达，说明TaCHP基因参与了山融3号的盐胁迫过程。TaCHP的蛋白结构分析发现TaCHP的氨基酸序列包含三个植物特有的锌指蛋白结构域一DCldomain，推测其可能参与了植物磷酸肌醇参与逆境胁迫的响应途径。拟南芥中过量表达TaC

7、HP基因后，转基因植株的抗盐性生长明显好于对照，说明外源基因的插入和过量表达可能提高了转基因株系对于Na+的耐受性。3．小麦中耐盐相关的蛋白酶抑制剂基因TaWRSl5的分析从山融3号和其亲本中克隆了TaWSM5基因。该基因在DDRT和基因芯片检测中都受到盐胁迫诱导表达。TaWSRl5编码一个小麦中的BBI型蛋白酶抑制剂(Bowman-BirktypeProteaseInhibitor)，具有胰蛋白酶抑制活性。