小麥激酶基因TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK121分子特征及耐逆功能研究.pdf

1、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一類存在于真核生物中、進化上高度保守的絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶。近年研究表明，MAPK參與對植株生長、發(fā)育和對生物及非生物逆境的響應等多種生理過程的調控。本研究以實驗室前期獲得的3個小麥MAPK基因TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1為研究對象，分析其分子特征及在低磷、低氮、低鋅、高鹽和于旱等逆境下的表達特征，并將上述基因進行克隆，采用遺傳轉化技術對其進行煙草遺傳轉化，得到正、反義表達該

2、基因的轉基因煙草植株，通過不同培養(yǎng)方式，驗證轉基因煙草植株應答和抵御低磷、低氮、低鋅及滲透脅迫等逆境的功能。主要研究結果如下:
　　1、對TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1的cDNA序列和編碼氨基酸序列、保守結構域、亞細胞定位預測及系統(tǒng)進化等分子特征進行了分析。結果表明，3個基因均含有TXY保守基序，主要定位于細胞質和細胞核，與已報道的短柄草、水稻、玉米等種屬MA PK基岡在核苷酸水平上具有較高一致性，符合MAP

3、K家族基因的典型特征。
　　2、對TaMAPK3，TaMAPK4和TaMAPK12;1在不同逆境下的表達特征進行了分析。研究表明，TaMAPK3在低磷、低氮脅迫下表達量下降，而在低鋅、高鹽、干旱脅迫下表達量增加;TaMAPK4在低磷、低氮、高鹽脅迫下表達量增加，在低鋅、干旱脅迫下無明顯應答;TaMAPK12;1在低氮、干旱脅迫下表達量下降，在低磷、高鹽脅迫下表達量增加，而在低鋅脅迫下無明顯應答。
　　3、采用RT-PCR技術

4、，從中國春小麥根系中擴增了TaMAPK3和TaMAPK12;1的開放閱讀框。采用DNA重組技術構建了融合TaMAPK3和TaMAPK12;1的正、反義雙元表達載體;進一步采用基因遺傳轉化技術對其進行煙草遺傳轉化，得到了轉基因煙草植株。
　　4、以正義表達TaMAPK3和正、反義表達TaMAPK4以及反義表達TaMAPK12;1的煙草轉基因株系及野生型煙草株系為材料，通過多種培養(yǎng)方式，研究了轉基因煙草株系對低磷、低氮、低鋅、高鹽和干

5、旱等逆境的抵御能力。研究結果表明，正義表達TaMAPK3的轉基因植株在低磷、低氮脅迫下，較野生型植株長勢減弱，單株的干、鮮重值降低，電導率增高，清除活性氧能力降低;而在高鹽、干旱、低鋅脅迫下，較野生型植株長勢增強，單株的干、鮮重值增加，電導率降低，清除活性氧能力增強。正義表達TaMAPK4轉基因植株在上述逆境下的植株長勢均優(yōu)于野生犁植株，干物質積累增多;而反義表達TaMAPK4轉基因植株上述逆境處理后植株長勢變差，干物質積累減少。反義表

6、達TaMAPK12;1轉基因植株在低磷、高鹽脅迫下，長勢較野生型變弱，單株干、鮮重值降低，電導率增高，清除活性氧能力下降;而在低氮、干旱脅迫下，轉基因植株長勢增強，單株干、鮮重值增加，電導率降低，清除活性氧能力增強。表明TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1在植株抵御低磷、低氮、低鋅、滲透脅迫逆境中具有重要生物學功能。
　　5、為進一步探討TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1對下游基因的調控作用，對轉