临床医学论文范文ABA信号转导家族基因鉴定与功能分析

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摘要

ABA是一种天然的、植物自身合成的关键激素,广泛存在于高等植物的各组织器官中,参与调控植物生长发育的各个方面,包括:种子的生长休眠与发芽,幼苗的生长,叶片的衰老等。同时,ABA也是一种抗胁迫激素,响应各种生物和非生物胁迫,如:干旱,盐碱,低温冷害等。

茶树作为我国重要的园艺作物之一,是多年生喜温喜湿常绿植物,耐旱性较弱。干旱缺水对茶树的正常生长及茶叶产量、品质有严重的影响。且随着世界气候的恶劣情况,这一问题愈发严重。因此培育耐旱茶树品种是应对干旱胁迫最主要的措施之一。但茶树抗逆机制的研究还处于初步阶段,对于茶树抗逆相关基因的了解和认识还在初步阶段。而ABA作为一种抗胁迫激素,被运用到提高植物抵御逆境胁迫的能力上来。本论文通过研究茶树ABA信号转导家族CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因家族的表达模式、在逆境胁迫中的表达模式、相互之间的互作关系来更好的诠释和解析茶树ABA 信号转导通路,为寻找和改造抗逆新品种,以提高作物产量提供理论依据,具有重要的理论与实践意义。

本文基于茶树基因组数据库TPIA,对茶树中的ABA受体及信号转导家族,PYR/PYL/RCAR基因家族,PP2CA基因家族,SnRK2基因家族成员进行了鉴定与分析,其中发现有3个CsPYL基因(CsPYL11-13)有缺失,被认为是假基因。分析了CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个基因家族的基本功能以及在不同组织器官、多种非生物胁迫(干旱、盐碱、低温冷害)下的表达模式;分析了干旱处理下,不同茶树品种CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因家族的表达模式;分析了外源添加ABA后的表达模式并根据此结果建立茶树ABA信号转导路线图,并对部分基因进行了克隆,利用酵母双杂交技术检测CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s家族蛋白的互作情况,初步探究了ABA信号在茶树内的转导过程。主要研究结果如下:

  • 利用茶树基因组数据库,鉴定出了15个茶树CsPYLs基因,8个茶树PP2CAs基因,8个茶树SnRK2s基因,分别命名为CsPYL 1-15,CsPP2CA1-8,1-8。根据基因结构与系统进化树分析,CsPYLs划分为3组,CsPP2CAs划分为2组,CsSnRK2s划分为3组。三个家族在不同组织器官均有表达,且表现出差异性。CsPYLs家族中CsPYL4在成熟叶及根茎中表达量高,CsPYL5在嫩叶及花中表达量较高,而CsPYL9在种子中表达量较高;CsPYL1-2,14-15在所有组织器官中表达量都低。CsPP2CAs家族中,CsPP2CA3在根中表达量较高,CsPP2CA8在地上部位表达量较高,CsPP2CA4在所有组织器官中表达量都较高;CsSnRK2s家族中,CsSnRK2.3在所有组织器官中表达量都较高,CsSnRK2.8在叶部表达量较高。
  • CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个家族对干旱、盐碱和低温胁迫的响应具有多样性。在干旱胁迫下,CsPYL家族的基因表达呈现不同的响应模式,其中CsPYL10,15呈现明显上调表达,CsPYL14明显下调表达;CsPP2CA家族整体均为上调表达,其中CsPP2CA1响应最为强烈;CsSnRK2家族则大多为下调表达。在盐碱胁迫下,三个家族均呈现不同的响应模式,CsPYL1,4-5,15呈现明显上调表达,CsPYL314明显下调表达;CsPP2CA家族只有CsPP2CA6呈现显著的下调表达,其他家族成员均不显著;5,6,8表现为下调表达。在低温胁迫下,CsPYL1呈现显著的上调表达,CsPYL4,5为下调表达;CsPP2CA5,6呈现上调表达,其余不显著;CsSnRK2家族均不显著。
  • 干旱处理下,不同品种茶树的ABA信号转导家族CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因表达呈现不同的响应模式。其中干旱敏感型品种“福云6号”中,CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个家族的响应程度明显高于干旱耐受型品种“中茶108”。说明不同茶树品种的耐旱分子机理呈现差异性。
  • ABA处理下, CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s表达呈现差异性,不同组织部位的表达也呈现不同表达模式。将ABA处理下,根和叶两个组织器官在0h,5 h,2 h,6 h,24 h五个时间点的表达量进行相关性分析,根据相关性分析结果,绘制出三条茶树ABA依赖型信号转导途径。将筛选出的部分CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因分别构建酵母双杂交诱饵载体pGADT7和捕获载体pGBKT7,共转化酵母Y2H Gold菌株。酵母双杂交结果证明绘制出的茶树ABA依赖型信号转导途径具有可参考性。

综上所述,本研究通过对CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个基因家族的鉴定及生物学功能分析为探究ABA信号分子在茶树内信号传导奠定了一定的基础;分析在干旱处理下,不同茶树品种ABA信号转导家族的调节机制,为茶树抗旱的研究提供新的思路,有利于进一步阐明茶树抗旱机制。

关键词:ABA;CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s;调节机制;抗旱;酵母双杂

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