紫花苜蓿鋁脅迫消減基因文庫的篩選和分析.pdf

1、在酸性土壤地區(qū),植物鋁毒害是限制紫花苜蓿生長的主要因素。這是因?yàn)?酸性土壤中所含的高濃度鋁離子會嚴(yán)重抑制作物根系的生長,導(dǎo)致減產(chǎn)甚至死亡。近年來,盡管國內(nèi)外對植物的耐鋁機(jī)制進(jìn)行了較為廣泛的研究,但對耐鋁關(guān)鍵基因及其分子機(jī)制等仍還不是很清楚。鑒于此,本研究擬通過對紫花苜蓿鋁脅迫消減基因文庫的篩選與鑒定,來初步揭示一些與紫花苜蓿耐鋁相關(guān)的基因,以期為后期耐鋁性紫花苜蓿種質(zhì)的培育奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:試驗(yàn)一:目的:從紫花苜蓿鋁脅迫抑制消

2、減文庫中篩選出耐鋁相關(guān)基因。方法:采用DIG標(biāo)記探針的改良Differential Screening技術(shù)篩選紫花苜蓿鋁脅迫抑制消減文庫;并對篩選出的230個陽性克隆進(jìn)行測序,共獲得75個有效序列。包括19個新的EST序列和56個與已知基因具有同源性的EST序列,并把這些序列登到dbEST數(shù)據(jù)庫。結(jié)果:經(jīng)BLASTX分析表明,這些EST所編碼的基因在鋁脅迫中發(fā)揮著的作用,這些EST編碼的基因上調(diào)有蘋果酸脫氫酶、果膠甲酯酶抑制因子、N-末

3、端熱激蛋白、海藻糖磷酸合成酶、中性/堿性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、過氧化物酶、泛素關(guān)聯(lián)蛋白、幾丁質(zhì)酶、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體、細(xì)胞色素P450;下調(diào)有膜家族蛋白、衰老相關(guān)蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、半乳糖結(jié)合蛋白、延伸因子和促分泌膜載體蛋白等。而本實(shí)驗(yàn)中篩選出編碼蘋果酸脫氫酶的基因在植物的耐鋁方面起著重要的作用,這是因?yàn)樘O果酸脫氫酶(MDH)可引起草酰乙酸鹽的氧化作用以形成蘋果酸鹽,蘋果酸是植物體內(nèi)參與C4循環(huán)、景天酸循環(huán)等眾多代謝途徑的關(guān)鍵代謝物。蘋果酸含

4、量提高的途徑主要來自植物體內(nèi)合成的提高。增加植物體內(nèi)蘋果酸的含量,從而顯著提高植物體的耐酸性以及對鋁毒的抗性。其它的EST所編碼的蛋白涉及到抗氧化作用、信號的傳導(dǎo)、發(fā)育和能量代謝等多種生理過程。這些蛋白也廣泛參與植物的其他應(yīng)激反應(yīng),與其他生物性和非生物性脅迫誘導(dǎo)相關(guān)。試驗(yàn)二:目的:檢測耐鋁相關(guān)基因的mRNA表達(dá)量。方法:利用熒光實(shí)時定量技術(shù)檢測用Differential Screerling技術(shù)篩選得到的基因的表達(dá)量。結(jié)果:蛋白激酶家族