玉米肌醇-1-磷酸合成酶基因ZmMIPS的克隆及其抗旱功能鉴定

论文摘要

玉米（Zea mays L.）是重要的粮食作物之一,干旱胁迫严重影响了玉米产量。相关研究结果表明过表达L-肌醇-1-磷酸合成酶基因（MIPS,L-myo-inositol-1-phosphate synthase）可增强植物对高盐、冷和氧化等环境的耐受性。MIPS是肌醇合成的限速酶,主要负责催化葡萄糖-6-磷酸转变为L-肌醇-1-磷酸,之后再由IMP（myo-inositol monophosphatase）催化生成肌醇。肌醇及其衍生物在生物体的生长发育中发挥着重要的作用。本研究以玉米自交系B73为实验材料,通过同源比对,克隆得到编码玉米肌醇-1-磷酸合成酶的ZmMIPS基因,并对其功能及表达调控进行研究。主要研究结果如下:1.在玉米基因组中克隆得到2个MIPS基因,分别命名为ZmMIPS1（GRMZM2G155242）和ZmMIPS2（GRMZM2G004528）。两者编码产物在体外均具有合成L-肌醇-1-磷酸的活力。2.动力学实验表明ZmMIPS2对G-6-P的Km明显大于ZmMIPS1。ZmMIPS1与ZmMIPS2活性的发挥对NAD+含量的依赖程度不同。3.ZmMIPS1和ZmMIPS2在多个组织均有表达,且ZmMIPS2在叶及胚中表达量较高。ZmMIPS1和ZmMIPS2在胚发育的前中期表达量较高。此外,ZmMIPS1和ZmMIPS2受热激、渗透（Mannitol）、氧化（MV）和ABA的诱导表达。4.在玉米叶肉原生质体过表达ZmDREB2A后,内源ZmMIPS的mRNA及蛋白积累量明显上升。构建ZmMIPS启动子驱动Rluc表达以及2×35S启动子驱动Fluc表达的双荧光素酶表达载体,将其分别与GFP或ZmDREB2A的表达载体共转化玉米叶肉原生质体,发现与ZmDREB2A表达载体共转化的原生质体中Rluc活性明显升高。证明ZmDREB2A上调ZmMIPS1和ZmMIPS2的表达。5.过表达ZmMIPS提高了拟南芥叶片中的肌醇含量和拟南芥的抗旱性。综上所述,本研究在玉米中共克隆得到2个ZmMIPS基因,这两个基因响应多种非生物胁迫。同时,ZmDREB2A正调控ZmMIPS的表达,过表达ZmMIPS可大幅提升植物的抗旱性。

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类型: 硕士论文

作者: 郝广龙

导师: 赵天永

关键词: 玉米,肌醇磷酸合成酶,表达调控,抗旱性

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 西北农林科技大学

分类号: Q943.2;S513

总页数: 56

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标签：玉米论文;  肌醇磷酸合成酶论文;  表达调控论文;  抗旱性论文;