ThCAP基因对水稻的遗传转化及其启动子功能研究.pdf

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3、Q785Graduatenumber：XS1291023Confidentialdegree：OpenHeilongjiangBayiAgriculturalUniversityMasterDissertationRiceGenetictransformationofaTamarixhispidaThCAPgeneanditspromoterfunctionanalysisPostgraduate：NanFuProfessorKuideYinSupervisor：AssociateProfessorXiaohongGuoBiochemistryandMolecularMajo

4、r：BiologyResearchdirection：TransgenicPlantsCollegeoflifescienceandCollege：technologyDaqingChinaJune,2016摘要水稻是我国重要粮食作物之一，对保障国家粮食安全做出突出贡献。近年，黑龙江省提出“千亿斤粮食产能工程”，水稻的高产、稳产将是其重要保障。然而，黑龙江省地处寒地，低温冷害影响了水稻生产。因此，开展抗冷基因及其启动子功能研究，不仅可为植物基因工程育种提供具有自主知识产权的优良基因及启动子，同时也可为植物抗冷机理研究奠定基础。本研究采用的柽柳冷适应蛋白ThCAP基因（登录号：

5、AY587773），属于COR413基因家族成员之一。前期研究结果表明该基因的过表达能够提高山新杨（P.davidiana×P.bolleana）抵御冷胁迫的能力，且效果显著，但其在水稻中及其启动子的生物学功能未知。本研究通过转基因的方法进一步研究该基因及其启动子的功能。主要研究结果如下：1.构建pCUbi1390-ThCAP植物表达载体，通过农杆菌介导法，获得转ThCAP基因水稻抗性植株26个，通过PCR检测有18个为阳性植株，RT-PCR以及WesternBlot试验证明该基因在水稻中能够正常转录，并翻译成正确的蛋白质。2.对5个T2代转基因植株低温处理试验表明，在正常生

6、长条件下，转ThCAP基因水稻植株脯氨酸含量、MDA含量和相对电导率与非转基因对照植株无显著差异；低温处理7d后，转基因水稻脯氨酸含量显著高于非转基因对照植株，MDA含量、相对电导率显著低于非转基因对照植株。可见，ThCAP基因的表达，提高了转基因水稻抵抗低温的能力。3.利用染色体步移技术从柽柳基因组中克隆出ThCAP基因上游序列1538bp的启动子候选片段。生物信息学软件预测，该序列存在多种植物通用启动子元件及与非生物胁迫相关的顺式作用元件，表明该序列具有启动子的一般生物学功能。4.依据顺式作用元件的位置，构建ThCAP基因启动子的5’端缺失片段的GUS瞬时表达载体，转化拟

7、南芥，低温条件下进行GUS诱导表达。组织化学染色结果表明，ThCAP基因启动子1538bp-900bp为冷响应的关键调控区域。在该区域之间存在DREB/CBF、bZIP、MYB类转录因子的顺式作用元件。本研究结果可为进一步阐明ThCAP基因表达调控途径奠定基础。本研究通过对水稻进行ThCAP基因的遗传转化及功能分析，明确ThCAP基因的过表达，可提高转基因水稻抵抗低温的能力。在此基础上，本文又克隆了ThCAP基因启动子区域，确定了该启动子具有启动子的一般生物学功能，同时通过对启动子进行系列片段缺失I分析