棉花海藻糖6-磷酸合11和3個LEA基因的功能鑒定.pdf

1、高溫、低溫、干旱和高鹽等非生物脅迫均會對植物的生長及發(fā)育產生重大影響，甚至降低作物產量和品質。植物生長的不可移動性使植物必須適應不同的環(huán)境條件。通過長期的進化，植物已經進化出應對脅迫的一系列反應機制，例如通過復雜的信號轉導系統來激活或抑制體內的生理生化過程從而提高對外界脅迫的抗性。LEA(LateEmbryogenesis Abundant)蛋白和海藻糖都在植物響應脅迫過程中均發(fā)揮重要作用。
　　本研究在棉花Solex表達譜分析的

2、基礎上，分離鑒定了棉花1個海藻糖合酶基因（Trehalose-6-phosphate Synthase，TPS）和3個LEA基因，分別為GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4。利用qRT-PCR和反向遺傳學方法分別對GhTPS11和GhLEA_4，GhLEA_18，GhDHN的表達模式和生物學功能進行了分析。主要結果如下:
　　(1)氨基酸序列比較分析結果表明棉花TPS蛋白具有同源性很高的TPS結構域和TPP

3、(Trehalose-6-phosphate phosphotase)結構域，與擬南芥TPS11同源性較高，命名為GhTPS11。三個LEA分別與擬南芥Dehydrin、PvLEA18、LEA_4同源性最高，分別命名為GhDHN、GhLEA_18和GhLEA_4。
　　(2) qRT-PCR結果表明Gh TPS11和GhLEA_18、GhLEA_4在棉花幼苗根和葉中均有表達，且在葉中表達量高于根中。GhDHN只在根中表達。高溫、低

4、溫、高濃度NaCl和PEG均能誘導GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4的表達，其中高濃度NaCl和PEG對4個基因的誘導表達尤為明顯。同時四個基因的表達也受到植物激素ABA的明顯誘導。說明GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4可能在棉花幼苗的高鹽和滲透脅迫中具有重要功能，且可能與ABA信號有關。
　　(3)利用轉基因技術將Gh TPS1和GhDHN、 GhLEA_18、GhLEA_4基

5、因在擬南芥中超表達。對超表達株系進行高鹽、PEG和ABA等脅迫處理，發(fā)現4個基因超表達株系在幼苗和成苗時期均未有明顯表型。只在種子萌發(fā)期發(fā)現，4℃下，OEGhTPS11超表達株系的種子萌發(fā)慢于WT，說明Gh TPS1超表達株系種子萌發(fā)期冷敏感。
　　(4) OEGhTPS11和WT體內冷脅迫響應基因的表達分析，表明種子4℃萌發(fā)2天時，OEGhTPS11體內CBF1和CBF2高于WT，而ICE1和CBF3表達低于WT，說明超表達Gh

6、TPS11引起的擬南芥種子萌發(fā)期冷敏感可能依賴ICE1-CBF途徑。
　　(5)進一步分析發(fā)現，T6P含量和海藻糖含量在OEGhTPS11中都明顯高于WT中，表明GhTPS11超表達引起的T6P和海藻糖積累可能是其萌發(fā)時冷脅迫響應基因表達差異的原因。
　　(6)另外，利用TAIL-PCR方法克隆到1679bp的GhDHN啟動子序列。PLANTCARE啟動子響應元件分析表明GhDHN啟動子上含有多個非生物脅迫響應元件。同時Gh