谷子CAMTA基因家族的鉴定及其在非生物胁迫中的功能研究.pdf
中文摘要
CAMTAcalmodulinbindingtranscriptionactivator
()是一类能与钙调素结合并具
有转录激活作用的蛋白,最早的CAMTA蛋白因能被乙烯快速诱导而被分离鉴定,
之后的研究中发现CAMTA蛋白也能被环境信号(低温、干旱、盐和紫外)、一些
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分子信号(、茉莉酸甲酯)快速且差异的诱导,说明其在植物响应外界环境刺
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激中发挥作用。到目前为止,许多物种中的CAMTA蛋白已被鉴定,其功能也被揭
示,如响应干旱,低温等逆境胁迫,但在谷子中还未有相关研究报道。
为了揭示谷子CAMTA基因对逆境胁迫的响应,本研究以模式植物拟南芥和谷子
为研究材料,利用生物信息学、分子生物学的手段,对谷子中的CAMTA蛋白进行
了鉴定及生物信息学分析,非生物胁迫和施加激素下的表达模式分析,以及对
SiCAMTA6基因进行了克隆,遗传转化了拟南芥,对其在干旱和盐胁迫中的功能进行
了验证。实验结果如下:
1、从谷子中我们共鉴定出了七个成员,依据其在染色体上的位置依次命名为
SiCAMTA1~SiCAMTA7。系统进化树和保守结构域分析表明,所有谷子CAMTA蛋白
都含有该家族特有的结构域,在进化上非常保守。此外我们对谷子CAMTA基因转录
水平进行了分析,发现在谷子CAMTA基因的启动子中,含有响应干旱,低温的顺式
作用元件,且所有谷子CAMTA基因的启动子中都含有响应脱落酸、茉莉酸甲酯的顺
式作用元件,暗示其在植物响应逆境方面起着重要作用。
2、为了进一步探究谷子CAMTA基因的功能,我们分析了谷子CAMTA基因在
不同组织、非生物胁迫以及施加激素胁迫下的表达模式。发现谷子CAMTA基因的表
达具有组织特异性,且谷子CAMTA基因均能被干旱、激素(脱落酸、茉莉酸甲酯)
快速差异的诱导,表明其在响应逆境方面起着重要作用。
3、为了验证谷子CAMTA基因在逆境中的功能,我们在烟草中异源表达了
SiCAMTA6基因,揭示了其定位在细胞膜和细胞核中。为了进一步验证其功能,异源
过表达拟南芥。通过对其进行抗旱性和耐盐性检测,发现与野生型拟南芥相比,过
表达SiCAMTA6基因的拟南芥表现出耐旱性,但在响应盐胁迫方面,转基因拟南芥
却表现出了盐敏感性。
综上所述,本研究筛选鉴定了谷子中的CAMTA基因,发现在非生物胁迫下谷子
CAMTA基因均能被快速差异的诱导。通过构建SiCAMTA6过表达载体,遗传转化了
I
拟南芥,我们发现过表达SiCAMTA6基因增强了拟南芥的抗旱性和盐敏感性。本研
究为筛选谷子抗逆基因、利用基因工程的方法改善谷子抗逆性和提高产量提供了试
验和理论基础。
关键词:谷子;CAMTA基因;干旱;盐;SiCAMTA6
II
ABSTRACT
CAMTA(calmodulinbindingtranscriptionactivator)isakindofproteinthatcanbindto
calmodulinandhastranscriptionalactivation.TheearliestCAMTAproteinwasisolated
andidentifiedbecauseitcanberapidlyinducedbyethylene.Laterstudiesfoundthat
CAMTAproteincanalsoberapidlyanddifferentiallyinducedbyenvironmentalsignals
(lowtemperature,drought,saltandultraviolet)andsomemolecularsignals(HO,MeJA).
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