大豆脯氨酸轉(zhuǎn)運體基因GmProTl和GmProT2的克隆及功能分析.pdf

1、在植物的整個生長發(fā)育時期，干旱及高鹽是影響植物發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子。為了適應這些不利的環(huán)境，植物內(nèi)部發(fā)展一系列的防衛(wèi)措施，也需要非生物脅迫應答基因參與。目前有很多非生物脅迫相關(guān)的基因的生物學功能仍然是未知的。本研究利用同源基因克隆技術(shù)從大豆中克隆得到GmProT1和GmPorT2基因;利用生物信息學分析方法對基因進行序列分析和蛋白結(jié)構(gòu)分析;利用實時熒光定量PCR技術(shù)分析基因的表達特性;利用農(nóng)桿菌介導法將基因轉(zhuǎn)化擬南芥，對轉(zhuǎn)基因

2、擬南芥后代進行不同濃度外源脯氨酸、干旱和高鹽處理下的功能分析，從而研究基因在植物抗逆反應體系中的貢獻，為研究大豆抗逆基因脅迫應答反應機理提供理論依據(jù)。通過研究獲得結(jié)果如下:
　　 1.本研究從大豆中克隆得到GmProT1和GmPorT2基因，進化樹分析發(fā)現(xiàn)GmProT1和GmProT2蛋白序列與毛果楊和擬南芥的ProT的相似性較高，并且GmProT1和GmProT2基因都具有11個跨膜結(jié)構(gòu)域。
　　 2.大豆中基因的組織

3、表達特性分析發(fā)現(xiàn)，大豆根部GmProT1基因在苗期表達量最高;莖與葉片中GmProT1基因在結(jié)莢期表達量最高;花中GmProT1基因在開花期表達量最高。根、莖、葉片和花中GmProT2基因在結(jié)莢期表達量達到最高值。在籽粒發(fā)育時期，GmProT1和GmProT2兩個基因的表達量都是從開花后第20天開始上升，直到第35天GmProT1和GmProT2基因表達量達到最大值。
　　 3.對大豆脅迫誘導下基因表達分析中發(fā)現(xiàn)，GmProT1

4、和GmProT2基因在葉片中表達量達到的最大值比其它器官中的高;根中兩個基因?qū)γ{迫的反應最敏感。
　　 4.將GmProT1和GmProT2基因用農(nóng)桿菌介導法轉(zhuǎn)化擬南芥，對轉(zhuǎn)基因擬南芥和野生型進行不同濃度外源脯氨酸的處理，發(fā)現(xiàn)外源施加5mM脯氨酸下擬南芥的種子萌發(fā)率顯著提高和根的長度顯著增加，轉(zhuǎn)基因植株的種子萌發(fā)率和根的長度都高于野生型;外源施加50mM或者100mM脯氨酸會使擬南芥的種子萌發(fā)率降低和根長縮短，轉(zhuǎn)基因植株種子萌發(fā)

5、率和根的長度都低于野生型擬南芥。外源施加脯氨酸情況下，轉(zhuǎn)基因擬南芥體內(nèi)脯氨酸含量顯著高于野生型擬南芥。在鹽脅迫和干旱脅迫下，轉(zhuǎn)基因擬南芥的種子萌發(fā)率和根長都顯著高于野生型擬南芥;在脅迫處理下同時外源施加5mM脯氨酸，能夠提高擬南芥的種子萌發(fā)率和根長，而轉(zhuǎn)基因擬南芥長勢依然優(yōu)于野生型擬南芥。脅迫處理下轉(zhuǎn)基因擬南芥脯氨酸含量顯著高于野生型擬南芥。這些結(jié)果表明，相同條件下，轉(zhuǎn)基因擬南芥比野生型擬南芥能夠轉(zhuǎn)運更多的脯氨酸，更加顯著的提高植株的耐