花花柴激素合成相关基因对高温胁迫响应的分析
花花柴（Karelinia caspia Less.）系菊科（Asteraceae）花花柴属（Karelinia Less.）多年生草本植物,俗称胖姑娘、胖娃娃草,是一种广泛分布于干旱、半干旱地区的荒漠植物。由于长期生活在荒漠环境中,花花柴具有极强的耐旱、耐高温、耐盐等广谱抗逆性,是研究植物抗逆性的重要植物资源。本研究为探究花花柴激素合成相关基因与耐高温的关系,分析了生境、温度及外源生长素对花花柴花器官发育的影响;从本课题组前期高温胁迫后花花柴转录组测序结果中筛选了植物生长激素合成相关差异表达基因Kc APSK,克隆获得了Kc APSK基因CDS全长,分析了其蛋白质结果及表达模式,并利用Gateway技术构建了植物表达载体,获得的p K2GW7-Kc APSK表达载体通过农杆菌介导法转化了烟草,获得了大量愈伤组织。本论文结果如下:（1）较高温度有利于花花柴花器官的发育,极端高温则影响其发育;外施生长素IAA有利于极端高温条件下花器官发育。通过测定适温人工绿地、适温沙漠、高温人工绿地、高温沙漠4种生境下、配合外施不同浓度生长素（IAA）下花花柴花器官雌花花柱、雄花花丝及花器官内源激素含量的变化,结果显示:在花苞期27°C～30°C有利于花花柴花器官的生长,而在开花过程中,38°C～40°C可促进花花柴柱头伸长,进而促进花器官生长,直至发育成熟。外施一定浓度的IAA对花花柴花器官的发育具有促进作用,沙漠环境中,外施0.3μmol/L的IAA促进作用最明显,而人工绿地则为0.1μmol/L效果最佳。通过上述实验发现,植物可通过调节体内激素含量,来缓解高温胁迫造成的危害。（2）克隆并分析了花花柴内植物激素合成相关基因APSK,其表达模式与高温胁迫呈正相关。根据高温胁迫下花花柴转录组测序结果分析发现内源生长激素合成相关基因APSK表达量显著上调,因此本实验克隆了该基因的CDS序列,测序显示其全长870 bp,编码290个氨基酸,将其命名为Kc APSK。利用RT-PCR对高温胁迫下该基因的表达模式进行分析,结果显示:随高温胁迫时间的延长该基因的表达量呈现出先上升后下降的趋势,当胁迫8 h时,表达量达到最大值,8 h～16 h表达量又出现下降,但仍高于对照水平。该研究结果表明,高温对花花柴该基因的表达具有一定的促进作用,因此可以推测该基因可能参与花花柴响应高温胁迫的正调控。（3）构建了Kc APSK植物表达载体,并获得了大量转基因烟草的愈伤组织。利用Gateway技术将所获得的目的基因Kc APSK构建到p K2GW7植物表达载体上,得到p K2GW7-Kc APSK植物表达载体。并将所得载体导入农杆菌LBA4404菌株中,利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草,获得了大量愈伤组织,为进一步探究Kc APSK基因的功能奠定了基础。
- 作者：
- 毕愿坤
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2021年
- 导师姓名：
- 王彦芹；白宝伟
- 中图分类号：
- Q943.2；Q945.78
- 关键词：
- 荒漠植物；花花柴；高温胁迫；植物生长激素；APSK基因
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- 基金项目：
- 国家自然科学基金项目“沙漠植物花花柴花器官耐高温的生物学功能”的部分研究成果（项目编号:31660085）课题主持人:王彦芹教授（塔里木大学）