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山东农业大学学报（自然科学版） 2019年第6期50卷 929-936页

作者：张婷婷康慧付璐璐由春香王小非郝玉金作物生物学国家重点实验室山东果蔬优质高效生产协同创新中心/山东农业大学园艺科学与工程学院

ABA能够增强植物在逆境条件下的抗性,使植物减少逆境伤害。作为主要的植物调节激素,ABA可以通过信号途径和生物合成降解途径参与植物生理过程的调控,为了探索和完善ABA调节途径,我们克隆了mdcyp707a1,并将其通过农杆菌介导的遗传转化的... 详细信息

ABA能够增强植物在逆境条件下的抗性,使植物减少逆境伤害。作为主要的植物调节激素,ABA可以通过信号途径和生物合成降解途径参与植物生理过程的调控,为了探索和完善ABA调节途径,我们克隆了mdcyp707a1,并将其通过农杆菌介导的遗传转化的方法,在拟南芥中异位表达,通过GUS染色和抗性研究实验分析mdcyp707a1的功能,组织表达定位发现其在各个组织中广泛表达;将mdcyp707a1的过表达拟南芥在PEG、ABA等抗性培养基上处理10 d,表型分析发现,过表达mdcyp707a1降低对ABA敏感性,以及渗透胁迫和盐胁迫的抗性,但增强对镉胁迫的抗性,此外,我们发现,在镉处理条件下谷胱甘肽还原酶(AtGR1)和超氧化物歧化酶(AtFeSOD)基因的表达也显著提高,说明ABA参与不同抗性的调控。

关键词：拟南芥 mdcyp707a1 非生物胁迫 ABA应答

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苹果ABA降解基因mdcyp707a1的克隆和功能鉴定

苹果ABA降解基因MdCYP707A1的克隆和功能鉴定

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作者：张婷婷山东农业大学

学位级别：硕士

植物激素脱落酸(ABA)对植物的生长发育至关重要,它可以调控植物的多种生理过程。一方面,ABA作为植物生长发育过程中的逆向调控因子,使植物生长受阻,加快叶片的衰老和死亡,促进落花落果,抑制种子萌发,促进种子休眠,调控根系发育等;另一方... 详细信息

植物激素脱落酸(ABA)对植物的生长发育至关重要,它可以调控植物的多种生理过程。一方面,ABA作为植物生长发育过程中的逆向调控因子,使植物生长受阻,加快叶片的衰老和死亡,促进落花落果,抑制种子萌发,促进种子休眠,调控根系发育等;另一方面,ABA能够加强植物对生物和非生物胁迫的抗性,使植物免受外界环境的侵害。在高等植物中,由PYR/PYL/RCAR蛋白复合体介导的ABA信号途径参与对非生物胁迫的调控,ABA受体PYR/PYL/RCA能够感知ABA信号,激活下游基因的表达,提高植物抵抗不良环境的能力。植物体内ABA的含量由ABA的合成和降解速率共同控制,ABA合成途径中的酶和相关调控因子已经有了相对较多的研究,而ABA分解代谢过程中的酶还有待进一步阐明。有研究表明,在高等植物体内,ABA氧化失活是ABA降解的主要方式,在这个过程中,ABA 8′位甲基羟基化途径占主导作用。CYP707A家族成员编码8′-羟化酶,它是ABA分解代谢中的关键酶,属于细胞色素P450单加氧酶,其活性受ABA所诱导,且受多种环境胁迫的调控。本研究主要从ABA调控种子休眠和逆境胁迫的角度出发,根据拟南芥中AtCYP707A家族基因比对出苹果中的4个mdcyp707A基因,并进行系统进化树分析,结果发现,mdcyp707a1(MDP0000859733)与拟南芥的AtCYP707A1亲缘关系最近,且mdcyp707a1对ABA、干旱等响应最显著。因此,我们选择mdcyp707a1基因进行功能分析。利用农杆菌介导的遗传转化的方法得到mdcyp707a1的转基因苹果愈伤组织以及mdcyp707a1异位表达的拟南芥,研究了其在ABA的敏感性和非生物抗性中的功能。我们的研究成果如下:***707A1亲缘关系分析mdcyp707a1编码区全长1425 bp,由474个氨基酸组成。进化树分析发现,mdcyp707a1与拟南芥中的AtCYP707A1亲缘关系最近。蛋白保守结构域分析发现,mdcyp707a1含有细胞色素P450单加氧酶结构域,软件预测该结构域的保守氨基酸序列为FGXGXHXCPG,说明该基因可能参与编码8′-羟化酶。通过对启动子序列的预测发现,mdcyp707a1基因的启动子上含有ABA、逆境等相关的顺式作用元件,说明该基因可能参与ABA和逆境胁迫的调控。2.苹果mdcyp707a1调控种子休眠,促进种子萌发利用实时荧光定量PCR检测了苹果各种组织以及种子成熟过程中mdcyp707a1的表达,发现mdcyp707a1在种子中的表达量最高,且在花后60 d的种子中的表达量达到高峰,说明mdcyp707a1可能参与种子成熟的调控。种子吸水膨胀和低温层积中的表达分析结果说明,mdcyp707A家族的四个基因都参与种子解除休眠的调控。在拟南芥中过表达mdcyp707a1,在ABA处理条件下,与野生型相比,过表达植株种子的萌发率显著提高,说明mdcyp707a1可能促进种子的萌发。3.苹果mdcyp707a1对ABA的敏感性降低将野生型(Col-0)和mdcyp707a1的过表达拟南芥(OX-2、OX-4、OX-6)在MS+ABA的培养基上处理,mdcyp707a1过表达株系的根长、鲜重和叶绿素含量较野生型明显提高,说明mdcyp707a1对ABA的敏感性降低。4.苹果mdcyp707a1对非生物胁迫的抗性降低对野生型和转基因‘王林’苹果愈伤组织进行PEG6000、甘露醇、NaCl处理,并进行鲜重、电导率、MDA含量等生理指标的检测,发现转基因苹果愈伤组织降低了对PEG6000、甘露醇、NaCl的抗性;同样,对野生型(Col-0)和mdcyp707a1的过表达拟南芥(OX-2、OX-4、OX-6)进行NaCl和PEG6000处理,转基因拟南芥的根长、鲜重和叶绿素的含量都显著低于野生型。以上结果说明,mdcyp707a1对非生物胁迫敏感。

关键词：苹果 ABA mdcyp707a1 非生物胁迫抗性

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