论文摘要
地球水资源约13亿8600万立方千米,其中咸水占97.5%,可用淡水资源相对贫乏。随着人类经济的发展和人口膨胀,水资源短缺现象日益严重,这也导致了干旱地区的扩大和干旱程度的增加,从而加剧了农业干旱。在中国,干旱对农业造成的危害最大,且有受害程度逐年增加的趋势。因此,提高作物的耐旱能力已成为作物抗逆育种亟待解决的问题。随着分子生物学转基因技术的进步,利用转基因技术提高植物耐旱性这一方法已得到广泛重视。在耐旱植物中分离并克隆显著提高植物耐旱性的基因是转基因技术中耐旱基因的选择有效方法之一。苦豆子（Sophora alopecurides L.）是豆科槐属多年生小灌木,广泛分布于我国西北部干旱荒漠地区,具有耐旱、耐盐碱和耐寒的特性,是抗逆基因丰富的基因资源库。本实验从苦豆子苗期cDNA酵母表达文库筛选得到一个耐旱相关基因半胱氨酸蛋白酶SaCP1,并对此基因进行了初步的结构分析和功能验证。主要研究结果如下:1.对苗期苦豆子进行耐旱指标鉴定,结果表明,苦豆子具有强耐旱能力。2.从苦豆子苗期cDNA酵母表达文库中克隆SaCP1基因。SaCP1 ORF全长为534 bp,编码177个氨基酸残基,预测相对分子质量为19.075 KDa。蛋白质三级结构预测结果表明,该基因属于木瓜蛋白酶家族。3.利用荧光定量PCR技术对SaCP1基因进行基因表达分析,结果表明,SaCP1在苦豆子叶片、茎秆、根系中均表达,且在根部表达量最高。4.对苦豆子进行盐（NaCl）、碱（NaHCO3）、干旱（PEG6000）处理后,进行苦豆子苗期转录组测序,结果表明,SaCP1在盐、干旱胁迫下表达量上调,在碱胁迫下表达量下调。SaCP1参与细胞凋亡过程。5.对转入SaCP1基因的酿酒酵母INVSC1 Ura缺陷型进行高渗透胁迫处理,结果表明,SaCP1基因提高了酿酒酵母INVSC1 Ura缺陷型的高渗透胁迫耐受性。6.利用豆科模式转化系统将SaCP1基因转化发根农杆菌K599,侵染大豆子叶节,对转基因大豆发状根进行干旱胁迫（山梨醇）和盐胁迫（NaCl）,结果表明,与对照相比,转SaCP1的大豆发状根的耐旱性和耐盐性显著提高,说明SaCP1能提高转基因大豆根系的耐旱性和耐盐性。
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中文摘要abstract英文缩略语表第一章 绪论 1.1 农业干旱及植物耐旱生理 1.1.1 干旱对植物的影响 1.1.2 植物干旱胁迫的响应机制 1.2 植物半胱氨酸蛋白酶研究进展 1.2.1 植物半胱氨酸蛋白酶的结构和分类 1.2.2 植物半胱氨酸蛋白酶的生物学功能 1.3 植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂研究进展 1.3.1 植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂的结构和分类 1.3.2 植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂的生物学功能 1.4 苦豆子研究进展 1.5 发根农杆菌介导的遗传转化研究进展 1.6 本实验的研究目的与意义第二章 苦豆子耐旱性评价 2.1 材料和方法 2.1.1 植物材料 2.1.2 苦豆子种植方法 2.1.3 干旱处理方法 2.1.4 指标测定方法 2.2 结果 2.2.1 苦豆子株高和株高胁迫指数 2.2.2 苦豆子可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸含量 2.2.3 苦豆子叶面积、叶片相对含水量、叶片相对电导率、光合速率 2.3 讨论 2.4 小结第三章 SaCP1 克隆及初步分析 3.1 材料 3.1.1 基因材料 3.1.2 宿主菌和载体 3.1.3 引物及测序 3.2 方法 3.2.1 PCR扩增 3.2.2 PCR产物的回收 3.2.3 E.coli DH5α感受态细胞制备 3.2.4 PCR扩增产物的克隆 3.2.5 冻融法转化E.coli DH5α感受态细胞 3.2.6 SaCP1序列的生物信息学分析 3.2.7 SaCP1 基因的表达模式分析 3.2.8 SaCP1 基因在逆境胁迫下的表达分析 3.3 结果 3.3.1 SaCP1基因CDNA全长序列的获得 3.3.2 SaCP1 基因编码蛋白质的分子量、等电点 3.3.3 SaCP1基因的序列分析及所编码的蛋白的结构功能预测 3.3.4 SaCP1基因系统进化树分析 3.3.5 SaCP1基因的表达模式分析 3.3.6 SaCP1 基因在逆境胁迫下的表达分析 3.4 讨论 3.5 小结第四章 酿酒酵母INVSC1 Ura缺陷型干旱胁迫耐受性鉴定 4.1 材料 4.1.1 菌株材料 4.1.2 培养基 4.2 方法 4.2.1 酿酒酵母INVSC1 URA缺陷型菌株干旱胁迫处理 4.2.2 SaCP1-酿酒酵母干旱胁迫处理 4.3 结果 4.3.1 酿酒酵母INVSC1 URA缺陷型菌株干旱胁迫耐受性 4.3.2 SaCP1-酿酒酵母干旱胁迫耐受性 4.4 讨论 4.5 小结第五章 SaCP1在大豆发状根中的表达和抗逆性分析 5.1 材料 5.1.1 植物材料 5.1.2 宿主与载体 5.1.3 酶及试剂 5.1.4 引物及测序 5.1.5 药品配制 5.2 方法 5.2.1 植物表达载体PCHF-1301-SaCP1的构建 5.2.2 K599农杆菌感受态制备 5.2.3 冻融法转化K599感受态细胞 5.2.4 发根农杆菌的遗传转化 5.2.5 SaCP1转基因大豆发根的鉴定和筛选 5.2.6 SaCP1大豆发状根的耐旱性鉴定 5.2.7 SaCP1 大豆发状根的耐盐性鉴定 5.2.8 转基因大豆发状根的干旱胁迫和盐胁迫条件下丙二醛（MDA）含量测定 5.2.9 转基因大豆发状根的干旱胁迫和盐胁迫条件游离脯氨酸含量测定 5.2.10 转基因大豆发状根的干旱胁迫和盐胁迫条件下可溶性糖含量测 5.3 结果 5.3.1 PCHF1301-SaCP1载体构建与鉴定 5.3.2 SaCP1 转基因大豆发根的鉴定和筛选 5.3.3 SaCP1在大豆发状根中的耐旱性分析 5.3.4 SaCP1在大豆发状根中的耐盐性分析 5.4 讨论 5.5 小结结论参考文献作者简介致谢
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 赵亚男
导师: 王庆钰
关键词: 苦豆子,发根农杆菌,功能鉴定,耐旱性,半胱氨酸蛋白酶
来源: 吉林大学
年度: 2019
分类: 基础科学,农业科技
专业: 生物学,生物学,林业
单位: 吉林大学
基金: 国家重点研发计划北方中晚熟大豆优质高产广适新品种培育项目(课题编号:2017YFD0101304),转基因生物新品种培育重大专项营养功能型转基因大豆新品种培育项目( 课题编号: 2016ZX08004-003)
分类号: S793.9;Q943.2
总页数: 73
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标签：苦豆子论文; 发根农杆菌论文; 功能鉴定论文; 耐旱性论文; 半胱氨酸蛋白酶论文;
苦豆子半胱氨酸蛋白酶SaCP1基因的克隆及功能验证
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