干旱和复水条件下甘蔗特异基因诱导表达及其克隆的研究

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1、分类号$566．1UDC+学校代码10593学号0731401008彦商大学学位论文干旱和复水条件下甘蔗特异基因诱导表达及其克隆的研究吴凯朝专业名称作物栽培学与耕作学学院名称农学院指导教师杨丽涛教授申请学位级别博士论文提交日期2013年6月论文答辩日期2013年5月学位授予日期2013年6月答辩委员会主席潘大仁教授论文评阅人双盲评审论文评阅人敬盲评审f㈣广西大学学位论文原创性和使用授权声明本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的

2、学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：口保密，在年解密后适用授权。囱不保密。(请在以上相应方框内打“4”)论文作者签名：券凯者日指导教师签名：作者联系电话：0771—3899309电子邮箱：kaichaowu

3、@126．com宁，Q73、卢月卜一、k，年，，圳鹕期干罩和复水条件下甘蔗特异基因诱导表达及-gt-．克lt-agrol-．qe干旱和复水条件下甘蔗特异基因诱导表达及其克隆的研究摘要干旱是制约我国甘蔗生产的主要影响因子。选育抗旱能力强、地域适应性广的高产高糖新品种是解决季节性干旱给我国甘蔗生产带来不利影响的有效途径。挖掘抗旱力强、水分高效利用的基因并通过遗传转化进行分子育种是提高甘蔗抗旱能力研究的新方向。抗旱甘蔗品种既应具有在干旱胁迫状态下的耐受能力，还应具有干旱胁迫状态解除后恢复快速生长的能力，因此研究甘蔗对干旱和干旱后复水的生理和分子响应机理对如何提高甘蔗抗旱能力的遗传改良都具有同样

4、重要的意义。甘蔗是高光效C。作物，具有耐旱、耐涝、耐瘠、抗病、高生物量等特性，是作物重要耐旱基因资源。为了研究甘蔗响应水分胁迫的生理和分子机理，挖掘甘蔗的耐早、水分高效利用及促进生长的基因，本研究选用优良抗早育种杂交亲本GTll为试验材料，在渗透调节、保护酶活性、物质代谢和内源激素等几个方面探讨甘蔗伸长期在干旱及干旱后复水状态下生理响应；利用eDNA．AFLP和eDNA．SCoT两种基因差异分析方法分离和筛选甘蔗在干旱及干旱后复水诱导的差异表达基因，并对获得的部分特异基因片段进行克隆获得基因全长eDNA，为作物抗旱性的遗传改良提供相应的基因资源。主要研究内容和结果如下：1．在干旱胁迫下，

5、甘蔗品种GTll伸长期在渗透调节、保护酶系统、物质代谢和内源激素等几个方面都做出积极的生理响应，表明了GTll在水分胁迫下可能有较强的适应能力。(1)干旱胁迫下，甘蔗的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸大量增加，P5CS活力增强，而可溶性蛋白质含量下降，ProDH活力受到限制。复水处理后，叶片中可溶性糖含量急剧下降后回调；脯氨酸含量很快下降；可溶性蛋白质含量快速回升；P5CS活力很快下降；ProDH活力急剧上升。(2)干旱胁迫下，甘蔗的丙二醛含量和超氧阴离子含量升高，保护系统酶POD、CAT、SOD和GSH．R活力都在不同程度提高。复水处理后，丙二醛含量和超氧阴离广西大掌博士学位论文干旱和复水

6、条件下甘蔗特异基因诱导表达及其克隆的研究子含量很快下降，保护系统酶POD、SOD和GSH．R活力降低，CAT活性表现为先下降后升高。与对照相比，保护系统酶活力在复水前期保持较高活力水平。(3)干旱胁迫下，甘蔗的ABA含量随受干旱胁迫进程不断加大累积，PAO活力上升。复水处理后，ABA含量先上升后下降，PAO活力很快降低。2．使用cDNA-AFLP差异显示方法分离得到406个与水分胁迫相关TDFs，167个TDFs反向Northern印迹杂交验证为阳性。通过对27个TDFs进行克隆、测序、比对分析，涉及新陈代谢、能量代谢、转录调控、结合功能蛋白、环境互作等相关功能基因。3．使用eDNA—S

7、CoT差异显示方法分离得到316个与水分胁迫相关TDFs，180个TDFs反向Northern印迹杂交验证为阳性。对177个TDFs进行克隆、测序、比对分析，其中107个TDFs在NCBI数据库有较高相似度已知功能基因，28个TDFs在NCBI数据库有相似性很高的未知功能基因和假想蛋白。135个TDFs可以分为14类：新陈代谢、能量代谢、运输途径、通信及信号转导、细胞循环及DNA加工、转录调控因子、蛋白质合成、蛋白质加工、结合功能蛋