唐古特白刺茉莉酸合成途徑關鍵酶基因NtAOC和NtAOS的克隆及功能分析.pdf

1、唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）為蒺藜科白刺屬灌木，通常分布在中國西北部的沙漠地區(qū)，具有抵抗高溫、干旱、嚴寒、鹽堿化以及防風固沙的能力，對維持沙漠生態(tài)平衡和防止土壤鹽堿化具有重要意義。已有研究表明茉莉酸作為新型植物激素在植物抗逆方面發(fā)揮積極作用。本研究克隆了唐古特白刺茉莉酸合成途徑關鍵酶基因丙二烯氧化物環(huán)化酶NtAOC和丙二烯氧化物合酶NtAOS，分析其表達特性，同時構建真核表達載體，將其轉入擬南芥中，通

2、過模擬鹽脅迫驗證NtAOC基因在擬南芥鹽脅迫應答中發(fā)揮的作用。開展本項研究對探究唐古特白刺中茉莉酸對植物抵抗鹽脅迫的調控作用具有重要意義。
　　本研究主要內容包括：⑴依據(jù)轉錄組數(shù)據(jù)信息克隆了唐古特白刺NtAOC和NtAOS基因ORF。生物信息學分析表明，NtAOC含有774 bp的開放閱讀框，編碼257個氨基酸，NtAOS含有1566 bp的開放閱讀框，編碼521個氨基酸。NtAOC與長春花、豌豆、蒺藜狀苜蓿的AOC親緣關系較近，

3、NtAOS與甜橙、桑樹以及野茶樹的AOS親緣關系較近。⑵定量RT-PCR結果顯示，NtAOC和NtAOS基因在根、莖、葉、花、果實中均表達，且野外采集植物的根莖葉中的表達量均高于室內培養(yǎng)植物根、莖、葉中表達量。NtAOC在花中表達量最高，莖中最低，野外采集植物中表達量大小依次為:花＞果實＞葉＞根＞莖。而NtAOS在根中表達量最高，在果實中最低，表達量大小依次為:根＞莖＞花＞葉＞果實。低溫、PEG、NaCl、H2O2、ABA、MeJA處理

4、唐古特白刺幼苗，NtAOC和NtAOS基因的表達量均增加，證明各種非生物脅迫及ABA、茉莉酸激素本身都能誘導唐古特白刺NtAOC和NtAOS基因的表達。⑶將NtAOC和NtAOS基因轉入擬南芥過表達，獲得T3代轉基因植株。對NtAOC功能驗證結果顯示，轉基因植株對鹽脅迫敏感性增加，隨鹽脅迫濃度增加，轉NtAOC基因擬南芥植株的生長受到抑制的程度亦增加。150 mM NaCl處理下，轉NtAOC基因擬南芥的鮮重、葉綠素、脯氨酸、ABA含量

5、以及抗氧化酶(POD、CAT)活性均顯著低于野生型，丙二醛含量顯著高于野生型。⑷qPCR檢測鹽脅迫條件下轉基因擬南芥中茉莉酸類合成相關基因AtAOC2、AtOPR3、AtJAZ1、抗氧化系統(tǒng)相關基因AtSOD1、AtCAT1、AtAPX1、脯氨酸合成關鍵基因AtP5CS1、離子轉運相關基因AtSOS1、AtNHX1、抗逆相關轉錄因子AtABF4、AtDREB2A、AtMYB2的表達量，發(fā)現(xiàn)茉莉酸合成基因表達量顯著升高，而各類脅迫相關基因