棉花中ghpnpi和ghrax3基因在干旱胁迫下的功能分析

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1、１：０３６４分类号：单位代码１；２７２０４７１密级：学号《化在！Ｂ：义等学位论文棉花中ＧｈＰＮＰＩ和ＧｈＲＡＸ３基因在干旱胁迫下的功能分析ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＡｎａｌｓｉｓｏｆＧｈＰＮＰＩａｎｄＧｈＥＡＸ３ｅｎｈａｎｃｅｓｄｒｏｕｇｈｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｙｉｎＣｏｔｔｏｎ研究生：刘小双＊：旨导教女巧王荣富合作指导教师：张保龙■－申请学位口类级别：．理学硕壬．专业名称：生态学．：梢物牛理生态学．研究方向．．－？？所

2、在学＾院；咨源与环境学院＞答辩委员会主席：玉〇／友年沒月５日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：Ｗ苗时间：乂月日却／女年关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽农业大学有关保留，目：、使用学位论文的规定

3、Ｐ学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ采用影印、缩印或媒扫描等复制体上手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可Ｗ用不同方式在不同发表、传播学位论文的全部或部分内容。（保密的学位论文在解密后应迸守此协议）研究生签名：追０、＞立时间：如巧年（＾月作日］一第导师签名；时间；年月日Ｊ槪诗摘要棉花是中国乃至全世界最为重要的经济作物，由于棉花在干旱和半干旱地区的广泛种植，使水分供应不足成为影响棉花产量和品质的主要限制因素之一，对棉花农业经济增长造成影响。因此积极解决干旱对农作物造成的危害十分重要。

4、随着现代农业技术在基因分子水平研究的加深，对抗逆基因进行研究已经成为我们解决非生物胁迫的主要方向。植物抗逆相关的基因主要被分为五类：分别是NAC类转录因子、bZIP类转录因子、AP2/ERF类转录因子、WRKY类转录因子、和MYB(v-mybavianmyeloblastosisviraloncogenehomolog)类转录因子，它们都能够在植物的抗病与抗逆胁迫调控过程中起关键作用。GhRAX3是与干旱诱导表达的GbMYB5具有亲缘关系的基因，研究表明MYB类家族基因对植物应答环境胁迫非常关键。而GhPNP1基因所编码的PNP类蛋白广泛分布于生物

5、细胞中参与细胞内稳态平衡重要蛋白分子，目前国内外关于棉花中PNP类蛋白的生理机制尚未见报道。本实验室在陆地棉奥3503中克隆得到两个基因，一个是编码PNP类蛋白的基因，命名为GhPNP1；一个与陆地棉GbMYB5高度同源的GhRAX3基因命名为GhRAX3。在前人的研究基础上，对GhPNP1和GhRAX3基因进行生物信息学分析预测。构建沉默表达载体，通过病毒诱导的基因沉默方法抑制GhPNP1和GhRAX3表达，对GhPNP1和GhRAX3沉默的棉花植株进行干旱胁迫处理，观察表型变化，并检测其叶片失水率、叶片含水量、总抗氧化物酶活性、丙二醛含量和离子

6、渗透率等抗旱相关生理指标。在沉默25天后用18%的PEG（聚乙二醇6000）营养液处理GhPNP1和GhRAX3沉默株与空载体植株，结果发现GhPNP1处理前后基因沉默组和空载体植株差异明显，沉默组萎蔫严重，GhRAX3沉默组植株也出现相同的表型，说明GhPNP1和GhRAX3基因响应干旱胁迫诱导，与植物的抗旱性存在一定的相关性。通过进一步对沉默组植株和未沉默植株做更近一步的生理生化指标测定，对GhPNP1和GhRAX3基因进行更深层次的研究分析。首先检测棉花植株GhPNP1和GhRAX3基因是否响应干旱诱导表达，在18%（v/v）PEG6000诱

7、导处理0.5h后GhRAX3即显著上调表达5倍，在48h后达上调表达33倍。GhPNP1在根、茎、叶均表达，在茎中表达量较高，为根中表达量的1.8倍。统一对苗龄为25天的GhPNP1和GhRAX3沉默组棉花和空载体植株以及野生型未沉默植株分别进行18%PEG处理36小时，每隔8小时取样一次，测定离体叶片的失水率，相对含水量以及T-AOC（总抗氧化能力、包括SOD，POD等）、离子渗漏率等与植物抗逆相关的生理指标。实验证明，GhPNP1和GhRAX3基因I沉默后棉花植株的耐旱性显著降低。在干旱条件下，沉默植株的MDA含量、离子渗漏率、叶片失水率显著高

8、于野生型棉花植株；而沉默植株的总抗氧化能力T-AOC、相对含水量显著低于对照的未沉默植株。本研究从棉花中克隆得到一个R2R