一個參與擬南芥抗寒-抗旱的基因功能分析.pdf

1、隨著擬南芥，水稻等模式植物基因組全序列測序工作的完成，植物科學(xué)界普遍認(rèn)為其整體研究工作的重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)為“功能基因組”的研究。借助已有的基因表達(dá)譜分析，發(fā)現(xiàn)擬南芥中一個功能未知的基因LWT1被低溫和干旱誘導(dǎo)表達(dá)。然而，LWT1基因是否在低溫和干旱脅迫中起重要的作用尚不清楚。
　　 為了闡明LWT1基因的功能，從擬南芥種質(zhì)資源中心獲得了兩個T-DNA插入LWT1基因的功能缺失型突變體lwt1-1和lwt1-2。本文研究了擬南芥野生型和突

2、變體lwt1-1和lwt1-2對低溫和干旱脅迫響應(yīng)的特征。研究結(jié)果如下：
　　 1.在低溫脅迫條件下，lwt1-1和lwt1-2突變體的存活率都明顯低于野生型；電導(dǎo)率的測定結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)lwt1-1和lwt1-2突變體在細(xì)胞水平上受到的低溫傷害比野生型更輕。表明lwt1-1和lwt1-2突變體對低溫脅迫表現(xiàn)敏感性。
　　 2.在干旱脅迫條件下，lwt1-1和lwt1-2突變體的存活率顯著低于野生型；lwt1-1和lwt1

3、-2突變離體體葉片的失水率進(jìn)一步證明了突變體的保水能力比野生型差。表明lwt1-1和lwt1-2突變體對干旱脅迫表現(xiàn)敏感性。
　　 3.在低溫和干旱脅迫條件下野生型和lwt1-1和lwt1-2突變體體內(nèi)可溶性總糖無明顯的差異，而脯氨酸的積累表現(xiàn)出較大差異性，這表明lwt1-1和lwt1-2突變體對低溫和干旱的敏感性與其體內(nèi)可溶性糖積累無關(guān)，而與脯氨酸含量的積累有關(guān)。
　　 4.低溫和干旱脅迫的相關(guān)基因表達(dá)分析結(jié)果也表明，

4、lwt1-1和lwt1-2突變體在低溫和干旱的脅迫下突變體與野生型中CBF上下游基因的表達(dá)量無明顯差異，說明lwt1-1和lwt1-2突變體對低溫和干旱的敏感性可能與CBF途徑無關(guān)。
　　 5.低溫和干旱脅迫下脯氨酸合成基因P5CS和脯氨酸降解基因PDH分析表明，突變體lwt1-1和lwt1-2中P5CS基因的表達(dá)量與野生型無明顯差異，而PDH基因在lwt1-1和lwt1-2突變體中的表達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于野生型。這表明，LWT1基因抑制

5、了脯氨酸降解基因的表達(dá)，從而在低溫和干旱脅迫下完成脯氨酸的積累，達(dá)到適應(yīng)外界逆境環(huán)境脅迫。
　　 6.lwt1-1和lwt1-2突變體對甘露醇，ABA，以及NaCL的脅迫表現(xiàn)出無明顯的差異。因此推測，LWT1基因?qū)Ω彼岬恼{(diào)控導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)積累的脯氨酸含量是突變體植株表現(xiàn)出對低溫和干旱敏感的主要原因。
　　 綜上所述，本研究結(jié)果證明了LWT1基因調(diào)節(jié)植物對低溫和干旱的響應(yīng)，主要是通過對脯氨酸降解基因PDH的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)的。<