玉米2C型絲氨酸-蘇氨酸蛋白磷酸酶活性與耐旱性的關(guān)系.pdf

1、干旱是玉米生產(chǎn)中最重要的非生物脅迫之一。研究表明，玉米不同自交系在耐旱性上存在顯著差異。但是，耐旱性是眾多形態(tài)、生理和生化特性協(xié)同作用的結(jié)果，而且不同的基因型可能涉及不同的脅迫應(yīng)答方式，加之環(huán)境因素的干擾，耐旱性的鑒定在通常條件下比較困難。因此，耐旱候選基因的鑒定將有助于提高耐旱分子標(biāo)記輔助選擇育種的效率。同時(shí)，對(duì)于改良玉米品種的耐旱性有重要的指導(dǎo)意義。 在前期研究中，本實(shí)驗(yàn)室結(jié)合干旱地區(qū)品種推廣實(shí)踐，在嚴(yán)格控制土壤水分的干旱條

2、件下，從57個(gè)常用玉米自交系中篩選出3個(gè)耐旱自交系“81565”、“N87-1”、“R09”和3個(gè)不耐旱自交系“200B”、“ES40”、“丹340”。并利用改進(jìn)的DDRT-PCR技術(shù)分析玉米強(qiáng)耐旱自交系“81565”在干旱處理和正常澆水對(duì)照差異表達(dá)的基因，發(fā)現(xiàn)MD1、MD2和MD3三個(gè)在干旱脅迫下差異表達(dá)的基因片段，其中MD2為下調(diào)表達(dá)。序列分析和同源性比較表明，MD2與極端耐旱的鼠尾栗屬Sporobolusstapfianus絲氨酸

3、/蘇氨酸蛋白磷酸酶2C(PP2C)基因有88％相似性。采用電子克隆和RT-PCR技術(shù)相結(jié)合的方法克隆MD2基因片段的cDNA全序列，克隆的全長cDNA序列ZazPP2Ca為玉米PP2C基因家族的新成員，開放閱讀框長1164bp，編碼388個(gè)氨基酸殘基。 本研究采用盆栽實(shí)驗(yàn)在模擬干旱脅迫和正常澆水條件下，選用三個(gè)耐旱自交系“81565”、“N87-1”和“R09”及三個(gè)不耐旱自交性“200B”、“ES40”和“丹340”，應(yīng)用實(shí)時(shí)

4、熒光定量PCR技術(shù)，對(duì)干旱脅迫下ZmPP2Ca基因在不同玉米自交系中的表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，在干旱脅迫下，ZmPP2Ca基因在3個(gè)耐旱自交系“81565”、“R09”和“N187-1”中的表達(dá)量呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)的模式，在脅迫處理6h時(shí)，表達(dá)量降到最低水平；在3個(gè)不耐旱自交系“200B”、“ES40“和“丹340”中的表達(dá)量呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)的模式。參考催化其逆反應(yīng)的蛋白磷酸激酶在植物耐旱性中的重要作用，可以認(rèn)為玉米絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2C

5、基因ZmPP2Ca，與玉米對(duì)干旱脅迫的應(yīng)答有關(guān)。 在同樣的干旱脅迫條件下，葉片中絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2C(PP2C)的活性變化檢測(cè)結(jié)果表明，“81565”、“N87-1”和“R09”三個(gè)耐旱自交系隨干旱處理時(shí)間的延長，葉片中的PP2C酶活性降低；不耐旱自交系“200B”和“ES40”隨干旱處理時(shí)間的延長，葉片中的PP2C酶活性呈現(xiàn)先降低后回升的趨勢(shì)；不耐旱自交系“丹340”在干旱脅迫下，葉片中的PP2C酶活性總體略有升高。