耐旱基因SiUPF3的生物信息學(xué)和功能分析.pdf

1、干旱脅迫是影響植物在自然環(huán)境中正常生長的重要因素之一。我國干旱半干旱地區(qū)面積高達(dá)30％，干旱嚴(yán)重影響著我國糧食和經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量。與此同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)在我國中西部地區(qū)常年種植著一些雜糧作物，這些雜糧作物不僅能夠在干旱條件下正常生長，而且產(chǎn)量極少受干旱影響，谷子就是能夠適應(yīng)干旱環(huán)境的雜糧作物之一。作為C4植物，谷子具有耐旱、抗病、抗倒伏等優(yōu)良性狀。本研究選取“晉谷34”這一優(yōu)良品種作為研究對(duì)象，通過比較“晉谷34”正常生長和干旱脅迫下表達(dá)譜

2、數(shù)據(jù)中基因響應(yīng)干旱上調(diào)或下調(diào)幅度的差異，選出一個(gè)能夠響應(yīng)干旱的基因，命名為SiUPF3，該基因編碼谷子中的Upf3蛋白。
　　相關(guān)文獻(xiàn)顯示，Upf3蛋白參與的無義介導(dǎo)降解途徑是真核生物中的主要的mRNA降解途徑之一。截止目前，植物無義介導(dǎo)降解途徑相關(guān)研究要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于動(dòng)物和酵母，植物NMD機(jī)制的研究方法也相對(duì)落后。本文在綜述部分對(duì)植物NMD機(jī)制進(jìn)行了深入的分析和探討，并對(duì)植物無義介導(dǎo)降解機(jī)制給出相對(duì)全面合理的解釋。
　　為了進(jìn)一

3、步探究谷子中參與NMD途徑的耐旱基因SiUPF3的功能，我們將篩選獲得的耐旱基因SiUPF3分別進(jìn)行生物信息學(xué)分析、干旱和植物激素脫落酸誘導(dǎo)下基因表達(dá)模式分析，并對(duì)其進(jìn)行分子克隆，構(gòu)建了SiUPF3的植物表達(dá)載體，再通過植物轉(zhuǎn)基因的方法對(duì)SiUPF3進(jìn)行模式作物煙草的過表達(dá)，最后通過耐旱生理指標(biāo)檢測來驗(yàn)證SiUPF3的耐旱功能。
　　結(jié)果顯示，谷子SiUPF3基因的起始密碼子上游存在著脫落酸響應(yīng)元件和干旱響應(yīng)元件等一系列與逆境調(diào)節(jié)

4、相關(guān)的順式作用元件。在干旱脅迫和植物激素脫落酸誘導(dǎo)下谷子中的SiUPF3基因相對(duì)表達(dá)量均表現(xiàn)為顯著上調(diào)。成功克隆SiUPF3基因后我們構(gòu)建了該基因的植物表達(dá)載體和帶有綠色熒光蛋白標(biāo)簽的載體分別進(jìn)行煙草轉(zhuǎn)基因和瞬時(shí)表達(dá)亞細(xì)胞定位，通過亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)SiUPF3蛋白主要存在于植物細(xì)胞核，而利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作后我們獲得S1、S2、S3共三株過表達(dá)株系。最終，抗旱生理指標(biāo)檢測結(jié)果顯示:相比于野生型煙草，干旱處理后的SiUPF3基因過