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，植物科學界普遍認為其整體研究工作的重點應轉(zhuǎn)為“功能基因組”的研究。借助已有的基因表達譜分析，發(fā)現(xiàn)擬南芥中一個功能未知的基因LWT1被低溫和干旱誘導表達。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；電導率的測定結(jié)果進一步證實lwt1-1和lwt1-2突變體在細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，而與脯氨酸含量的積累有關。
　　 4.低溫和干旱脅迫的相關基因表達分析結(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。
　　 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突變體中的表達遠遠高于野生型。這表明，LWT1基因抑制

5、了脯氨酸降解基因的表達，從而在低溫和干旱脅迫下完成脯氨酸的積累，達到適應外界逆境環(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)控導致的細胞內(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，主要是通過對脯氨酸降解基因PDH的調(diào)控來實現(xiàn)的。<