棉花逆境胁迫应答trihelix转录因子的鉴定及功能分析

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1、分类号：密级：学号：2010207015单位代码：10759石河子大学博士学位论文棉花逆境胁迫应答Trihelix转录因子的鉴定及功能分析学位申请人李月孙杰教授指导教师谢宗铭研究员申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物遗传育种植物重要农艺性状基因研究方向克隆与功能研究所在学院农学院中国.新疆.石河子2013年6月CharacterizationandFunctionalAnalysisofTrihelixTranscriptionFactorsResponsivetoAbioticStressesinCottonADissertationSubmittedt

2、oShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByLiYue(CropBreedingandGenetics)DissertationSupervisor:Prof.SunJieProf.XieZong-mingJune,2013石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研

3、究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日棉花逆境胁迫应答Trihelix转录因子的鉴定及功能分析摘要1.研究目的植物在生长发育过程中面临的各种不利的环

4、境胁迫，包括生物胁迫和非生物胁迫（高盐、干旱、低温等），都对植物的生长发育和生产力造成影响。非生物胁迫是导致农作物减产的主要原因，农作物平均产量损失超过50%。在作物基因工程改良中，增加一个关键的转录因子的调控能力，能同时激活多个抗逆功能基因表达，从而能够提高作物综合抗逆性。Trihelix转录因子是植物特有的转录因子，在植物逆境信号传递过程中发挥着关键作用，能与其顺式作用元件结合，启动抗逆相关基因的表达，增强植物的逆境耐受性。棉花既是主要的纤维作物，也是重要的油料作物，干旱、盐碱、低温等非生物逆境，不仅限制其生长，而且还影响其产量及纤维品质，给棉花生产造成极大

5、损失。因此，研究棉花的耐逆分子机制将为利用转基因手段改良棉花抗逆性奠定基础。本论文基于棉花EST公开数据库，鉴定和克隆非生物胁迫应答trihelix-GT基因并解析其生物学功能。2.研究方法与结果通过BLAST分析比对的方法，从棉花EST数据库中获得28个GT基因，命名为GhGT1-26、GhGT29和GhGT30。以陆地棉品种新陆早26号为材料，利用RT-PCR和qPCR分析了28个基因在干旱、盐、冷和ABA处理下的表达谱，确定GhGT7、11、18、23、26、29和30基因为候选基因。通过cDNA末端快速扩增技术（Rapidamplificationofc

6、DNAEnds，RACE）克隆这7个基因的全长序列。根据推测的蛋白结构域和保守的氨基酸残基，将这7个基因进行分类：GhGT7和GhGT30蛋白属于GT-2类亚家族，GhGT11和GhGT23属于SIP1，GhGT26属于GT-1，GhGT29属于SH4类，GhGT18推测属于MYB类。qPCR分析表明，7个基因在棉花各组织都有表达，但表达模式不一样。GhGT7基因在叶片中的表达量最高；GhGT11基因在胚珠中的表达量最高，在花中表达量最低；GhGT18基因在胚珠中的表达高于其它组织；GhGT23基因在纤维中的表达量明显高于根、茎、叶、花和胚珠；GhGT26、29

7、、30这3个基因在花和纤维中的表达量最高，在根中的几乎检测不到。通过拟南芥原生质体和洋葱表皮细胞的亚细胞定位分析表明，GhGT7、11、18、23、26、29、30基因编码的蛋白都定位在细胞核内。拟南芥原生质体系统分析GhGT7、18、23、29基因的转录活性表明：GhGT29蛋白具有转录激活活性，GhGT18蛋白具有转录抑制活性，GhGT7和23没有检测到转录激活活性。凝胶阻滞（EMSA）分析发现，GhGT7、11、23和26蛋白既能结合GT元件也能和MYB元件结合，GhGT7蛋白可以结合GT元件GT-1box、GT2-Box、GT-3b和MYB元件MBS1、

8、MRE1、MRE3、MR