蘋果茉莉酸合成途徑關(guān)鍵酶基因MdAOC1在逆境脅迫中的作用.pdf

1、植物生長發(fā)育過程中會(huì)遭受多種(非)生物脅迫的影響，蘋果作為重要的經(jīng)濟(jì)樹種，因其遺傳背景相對(duì)復(fù)雜、雜和度高、生長周期較長等問題在短時(shí)間內(nèi)難以通過常規(guī)的育種工作在短時(shí)間內(nèi)獲得抗逆、抗病等品質(zhì)優(yōu)良的新品種。近年來，隨著蘋果基因組的測(cè)序工作的完成以及現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展，為我們解決育種難題提供了新思路。
　　茉莉酸（JA）及其揮發(fā)性甲酯衍生物茉莉酸甲酯（MeJA）和氨基酸衍生物統(tǒng)稱為茉莉酸類物質(zhì)（JAs），是植物體內(nèi)起整體調(diào)控作用的植物

2、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。JAs的生理效應(yīng),一方面與植物的生長發(fā)育相關(guān)，另一方面與自身的防御系統(tǒng)相關(guān),可誘導(dǎo)一系列植物防御基因的表達(dá)、防御反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)的合成等，并調(diào)節(jié)植物的“免疫”和應(yīng)激反應(yīng)。茉莉酸合成途徑的激活對(duì)于應(yīng)激信號(hào)的傳遞和放大是必不可少的，丙二烯氧化物環(huán)化酶(AOC;EC5.3.99.6)是茉莉酸生物合成途徑中的關(guān)鍵酶。AOC酶的催化作用對(duì)于茉莉酸的合成至關(guān)重要。研究AOC對(duì)于提高植物的抗逆性及抗病性的作用具有重要意義。本研究通過將蘋果M

3、dAOC1轉(zhuǎn)入煙草中探索蘋果MdAOC1在提高植物抗逆性和抗病性中的作用，為在蘋果育種遺傳改良中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　利用本實(shí)驗(yàn)室從蘋果中克隆鑒定的一個(gè) AOC基因，命名為 MdAOC1，構(gòu)建了該基因的真核表達(dá)載體，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的葉盤法轉(zhuǎn)化煙草，經(jīng)過 PCR和Western blot驗(yàn)證，獲得轉(zhuǎn)基因陽性株系。為了進(jìn)一步探究MdAOC1基因的功能，選取4個(gè)轉(zhuǎn)基因株系通過鹽脅迫、低溫脅迫以及煙草疫霉侵染處理。主要研究結(jié)果如下：

4、r>　　（1）將MdAOC1的編碼區(qū)連入pCAMBIA1300載體，構(gòu)建了MdAOC1的過表達(dá)載體。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的葉盤法轉(zhuǎn)化煙草，獲得轉(zhuǎn)基因植株，并通過PCR、qRT-PCR以及Western雜交的方法檢測(cè)具有潮霉素抗性的轉(zhuǎn)基因植株，獲得了MdAOC1過表達(dá)轉(zhuǎn)基因煙草。
　?。?）正常生長條件下，轉(zhuǎn)基因株系和野生型煙草表型以及葉片內(nèi)源茉莉酸甲酯的水平無明顯差異，但是在鹽脅迫和低溫脅迫條件下，轉(zhuǎn)基因煙草與野生型煙草相比，能維持較好

5、的表型，電解質(zhì)外滲率，MDA含量較低，茉莉酸甲酯含量較高，說明過表達(dá)MdAOC1基因提高了煙草植株的抗逆能力。
　?。?）經(jīng)低溫脅迫和鹽脅迫處理，轉(zhuǎn)基因煙草較野生型煙草能維持較高的SOD、POD、CAT活性。qRT-PCR分析結(jié)果顯示， MdAOC1基因的過表達(dá)提高了抗鹽相關(guān)基因NtDREB1a、NtDREB2、NtP5CS、NtNXH1和抗低溫相關(guān)基因NtCBF1、NtCBF2、NtCBF3、NtICE1的表達(dá)，從而提高轉(zhuǎn)基因煙