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植物激素和非生物胁迫对拟南芥FAD2基因的调节机制研究

作　者: 袁思玮
导　师: 罗红兵；黄锐之
学　校: 湖南农业大学
专　业: 种子科学与工程
关键词: FAD2基因基因表达植物激素非生物胁迫 GUS组织化学染色脂肪酸组分拟南芥
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

非生物胁迫对许多植物的不饱和脂肪酸含量都有影响。拟南芥△-12脂肪酸脱氢酶(FAD2)At3g12120编码基因,是控制脂肪酸脂肪酸去饱和酶的关键基因,它介导油酸(18：1)转化为亚油酸(18：2),是植物细胞中合成不饱和脂肪酸的关键。为了更好地了解植物多不饱和脂肪酸的应力代谢调整,本文研究了非生物胁迫和植物激素对植物多不饱和脂肪酸影响。利用拟南芥中分离出脂肪酸不饱和酶基因(FAD2)启动子上游1423bp,使用PLACE分析工具对DNA基本调控元件进行分析,结果表明FAD2基因的DNA序列包含了很多公认的激素或应激诱导因素元件。对拟南芥FAD2基因启动区重新构建,加入报告基因β-glucuronidase(GUS)。GUS基因组织化学染色结果表明,FAD2启动子在拟南芥中的活动无处不在。2周大的拟南芥幼苗,与对照相比,在黑暗,1μmABA,1μm24-eBL和10μM GA3条件的处理下使FAD2启动子驱动的GUS表达在子叶和根的表达均受抑制；而在低温,0.1mM SA and以及1μM IAA处理下可诱导叶片GUS表达,但根部的表达无显著变化。这说明FAD2基因外源活动受脱落酸(ABA),油菜素内脂(24-eBL),赤霉素(GA3),和水杨酸(SA)的响应。FAD2基因启动子的活动与黑暗,高温,低温,盐,蔗糖浓度相关,比如FAD2基因的GUS表达随水杨酸的浓度增加而减少；与此相反,低浓度的脱落酸(0.1μm～2μm)或油菜素内酯(0.01μm到0.2μm)降低根部的GUS表达。而高浓度脱落酸(10μm)或油菜素内酯(1μm)处理导致了叶片和根部的GUS表达增强。脂肪酸组成分析表明,用ABA,油菜素内脂,氯化钠,甘露醇,蔗糖处理后,拟南芥植株积累亚油酸含量增加。这些结果表明,拟南芥FAD2基因中有一个增长和发展独特的表达谱,受多种激素和非生物胁迫的影响,并在非生物应激中参与反应。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
文献综述  9-21
  1 非生物胁迫对植物不饱和脂肪酸的影响  9-14
    1.1 低温胁迫对植物不饱和脂肪酸的影响  9-11
    1.2 高温胁迫对植物的不饱和脂肪酸的影响  11-12
    1.3 盐和干旱胁迫对植物不饱和脂肪酸的影响  12-14
  2 FAD2基因的研究与应用进展  14-18
    2.1 FAD2的性质  14-15
      2.1.1 FAD2的作用机理  14-15
      2.1.2 FAD2基因的空间结构  15
    2.2 FAD2的生物学作用  15-16
    2.3 FAD2基因的多基因多拷贝现象  16-17
    2.4 FAD2基因国内外研究进展  17-18
  3 GUS报告基因在植物功能基因研究中的应用  18-20
    3.1 GUS基因的来源  18-19
    3.2 GUS活性组织化学测定方法  19-20
  4 选题的目的与意义  20-21
实验部分  21-32
  1 实验材料  21-24
    1.1 植物材料  21
    1.2 菌株和质粒  21
    1.3 主要试剂及配方  21-24
      1.3.1 培养组织材料试剂及配方  21-22
      1.3.2 拟南芥植株组织脂肪酸组分提取试剂及配方  22
      1.3.3 拟南芥植株RNA提取和逆转录聚合酶链反应试剂及配方  22-23
      1.3.4 植株转化试剂及配方  23
      1.3.5 植株GUS组织化学染色试剂及配方  23-24
  2 实验方法  24-32
    2.1 无菌材料准备  24
    2.2 培养基制备  24
    2.3 验材料培育  24-25
      2.3.1 非生物胁迫和植物激素对拟南芥脂肪酸组分的影响实验和RNA提取和逆转录聚合酶链反应实验材料培育  24
      2.3.2 种子萌发过程观察实验材料培育  24-25
      2.3.3 幼苗受不同非生物胁迫和植物激素影响实验材料培育  25
      2.3.4 幼苗受不同梯度植物激素影响实验材料培育  25
    2.4 提取幼苗的总脂肪酸  25-26
    2.5 RNA提取和逆转录聚合酶链反应  26-27
      2.5.1 植物总RNA提取  26
      2.5.2 cDNA合成  26
      2.5.3 PCR扩增  26-27
    2.6 FAD2基因启动子的克隆  27-29
      2.6.1 大肠杆菌(Escherchia coli)DH5α感受态细胞的制备  27-28
      2.6.2 质粒转化EcoliDH5α  28
      2.6.3 重组质粒的提取和鉴定  28-29
      2.6.4 FAD2启动子序列生物信息学分析及其GUS报告基因载体构建  29
    2.7 植株转化  29-30
      2.7.1 根癌农杆菌EHA105感受态细胞的制备  29
      2.7.2 植物表达载体质粒转入农杆菌EHA105感受态细胞  29-30
      2.7.3 拟南芥的转化过程  30
      2.7.4 拟南芥的筛选  30
    2.8 GUS组织化学检测  30-32
实验结果  32-40
  1 非生物逆境和植物激素对拟南芥幼苗总脂脂肪酸组成的影响  32-33
  2 分离和分析FAD2基因启动子序列  33-35
  3 FAD2基因在不同组织中的表达  35-37
  4 植物激素和非生物胁迫对FAD2基因的表达的影响  37-40
实验结论与讨论  40-43
  1 实验结论  40-41
  2 讨论  41-43
参考文献  43-52
致谢  52-53
作者简介  53

植物激素和非生物胁迫对拟南芥FAD2基因的调节机制研究

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