棉花促絲裂原活化蛋白酶基因GhMPK6a和GhMPK20的生物學(xué)功能分析.pdf

1、在植物長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)途徑(Mitogen-activated protein kinasepathway)在將細(xì)胞外信號(hào)刺激轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)從而引起相應(yīng)的生理生化反應(yīng)的過(guò)程中起著重要的樞紐作用。目前許多研究表明，MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)途徑廣泛參與干旱、高鹽等多種非生物脅迫及病原體侵染等生物脅迫信號(hào)途徑，但目前大多數(shù)研究集中于擬南芥等模式生物中，對(duì)于經(jīng)濟(jì)作物棉花中的研究較少。另外，不同植物中的同源基因或者相同植物中同一家族的不同基

2、因其生物學(xué)功能也具有一定的差異性。所以，借鑒已有的模式植物中相關(guān)同源基因的生物學(xué)功能研究，進(jìn)而對(duì)重要的經(jīng)濟(jì)作物中相關(guān)基因的研究具有一定的必要性。棉花是世界性的纖維及油料作物，在我國(guó)是除糧食以外的重要經(jīng)濟(jì)作物之一，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　 本研究以陸地棉（Gossypium hirsutum L.）(魯棉22)為研究材料，利用同源克隆的方法克隆獲得兩個(gè)MAPK基因，對(duì)其分別進(jìn)行了序列分析、表達(dá)模式分析及生物學(xué)功能鑒定等，研究結(jié)果

3、如下:
　　 (1)通過(guò)同源克隆的方法獲得兩個(gè)MAPK基因。通過(guò)基因全序列測(cè)定及進(jìn)化樹(shù)分析表明，同源克隆所獲得基因分別為MAPK A亞組和D亞組基因，依據(jù)基因同源性將兩基因分別命名為GhMPK6a和GhMPK20。亞細(xì)胞定位分析表明兩者均定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。因此推測(cè)兩者可能在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。
　　 (2)對(duì)GhMPK6a和GhMPK20在棉花中的表達(dá)模式進(jìn)行研究表明，GhMPK6a和GhMPK2

4、0的轉(zhuǎn)錄水平可受高鹽、機(jī)械損傷、干旱和冷等非生物脅迫;脫落酸(Abacissicacid，ABA)、乙烯(Ethylene，ET)、茉莉酸（Jasmonate，JA）等多種信號(hào)分子及青枯細(xì)菌的誘導(dǎo)，說(shuō)明兩基因可能分別參與多種信號(hào)通路。
　　 (3)分別構(gòu)建了兩基因的正義植物表達(dá)載體，并通過(guò)農(nóng)桿菌侵染的方法獲得GhMPK6a和GhMPK20轉(zhuǎn)基因本生煙植株，對(duì)兩者的轉(zhuǎn)基因本生煙植株進(jìn)行生物學(xué)分析表明，轉(zhuǎn)基因植株均對(duì)非生物脅迫干旱和

5、高鹽的敏感性增強(qiáng)。另外，GhMPK6a轉(zhuǎn)基因植株對(duì)生物脅迫青枯細(xì)菌的侵染也表現(xiàn)一定的敏感性。通過(guò)IR-PCR的方法分別獲得GhMPK6a和GhMPK20的啟動(dòng)子序列后，通過(guò)軟件分析及GUS活性分析表明GhMPK6a與生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的相關(guān)性。GhMPK20的啟動(dòng)子序列分析及過(guò)表達(dá)GhMPK20的轉(zhuǎn)基因植株的生長(zhǎng)表型表明GhMPK20也與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)。
　　 (4)通過(guò)酵母雙雜交的方法，證實(shí)所獲得GhMKK4能夠與GhMPK6a和