田宇:冬小麦TaG6PDH和Ta6PGDH响应低温胁迫的生理分子机制论文

田宇:冬小麦TaG6PDH和Ta6PGDH响应低温胁迫的生理分子机制论文

本文主要研究内容

作者田宇(2019)在《冬小麦TaG6PDH和Ta6PGDH响应低温胁迫的生理分子机制》一文中研究指出:小麦(Triticum aestivum)是我国重要的粮食作物之一,其高产、稳产对国家粮食安全和农业可持续发展极其重要。低温胁迫是一种主要的非生物胁迫,会严重影响小麦的生长与发育,从而降低其产量。东北农业大学自主培育出了能克服黑龙江地区高寒气候条件的强耐寒冬小麦品种“东农冬麦1号”(Dn1)(返青率≥85%),探讨其抗寒机制至关重要。磷酸戊糖途径(PPP)是真核生物NADPH的主要来源,并为生物合成提供代谢中间体。当植物遭受非生物胁迫时,PPP途径可以维持细胞的氧化还原平衡,因此,该途径是植物抵抗非生物胁迫的关键途径。6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH,EC.1.1.1.49)和6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6PGDH,EC.1.1.1.44)是磷酸戊糖途径的关键酶。本研究以大田自然降温条件下种植的Dn1为基础材料,测定4个温度节点(5℃、0℃、-10℃、-25℃)下分蘖节和叶片中TaG6PDH与Ta6PGDH的活性及基因表达量,并从Dn1中分离TaG6PDH和Ta6PGDH基因,在拟南芥中过表达,以探讨其响应低温胁迫的生理与分子机制。实验结果如下:(1)生物信息学分析结果显示,冬小麦TaG6PDH和Ta6PGDH蛋白定位于细胞质中,与乌拉尔图小麦和山羊草亲缘关系较近,并均含有底物结合位点和NADP~+结合位点。(2)随着温度降低,冬小麦分蘖节和叶片的TaG6PDH和Ta6PGDH的表达量逐渐升高,且分蘖节中两种基因表达量的变化倍数高于叶片;外源ABA显著提高低温胁迫下TaG6PDH和Ta6PGDH的表达量。(3)冬小麦分蘖节中,TaG6PDH和Ta6PGDH的活性随着温度降低而升高,在-10℃达到峰值,但-25℃时又降低到5℃对照水平。叶片中,两个酶的活性随着温度的降低并无显著增加,但温度降到-25℃时,活性急剧下降。外源ABA显著提高低温胁迫下TaG6PDH和Ta6PGDH的活性。(4)成功构建了TaG6PDH和Ta6PGDH的超表达载体,转化拟南芥获得超表达植株。(5)对野生型、突变体和超表达拟南芥植株进行室内低温胁迫(4℃、0℃、-10℃)处理,TaG6PDH和Ta6PGDH的超表达植株都能够在低温胁迫后恢复到正常的生长状态。生理指标测定结果显示,在相同的低温下超表达植株与野生型和突变体相比有较高的叶绿素含量、较低的MDA含量及伤害率。DAB和NBT染色结果也显示出超表达植株能够在低温胁迫下产生更少的活性氧(ROS),从而减少氧化胁迫对植株的伤害。(6)低温胁迫下,拟南芥超表达植株中TaG6PDH、Ta6PGDH表达量在0℃和-10℃显著升高,且TaG6PDH超表达植株中内源At6PGDH基因表达量显著高于野生型;同样,Ta6PGDH超表达植株中内源AtG6PDH基因的表达量也显著高于野生型。(7)0℃和-10℃下,TaG6PDH超表达植株中G6PDH活性显著高于野生型和突变体;同样,Ta6PGDH超表达植株中6PGDH活性也显著高于野生型和突变体。本研究初步证实了冬小麦胞质TaG6PDH和Ta6PGDH响应低温胁迫,在拟南芥中超表达TaG6PDH和Ta6PGDH能够增强植株的抗低温能力。本实验结果为解析Dn1抗寒机制提供了相应的理论依据,也为冬小麦抗寒分子育种奠定了理论基础。

Abstract

xiao mai (Triticum aestivum)shi wo guo chong yao de liang shi zuo wu zhi yi ,ji gao chan 、wen chan dui guo jia liang shi an quan he nong ye ke chi xu fa zhan ji ji chong yao 。di wen xie pai shi yi chong zhu yao de fei sheng wu xie pai ,hui yan chong ying xiang xiao mai de sheng chang yu fa yo ,cong er jiang di ji chan liang 。dong bei nong ye da xue zi zhu pei yo chu le neng ke fu hei long jiang de ou gao han qi hou tiao jian de jiang nai han dong xiao mai pin chong “dong nong dong mai 1hao ”(Dn1)(fan qing lv ≥85%),tan tao ji kang han ji zhi zhi guan chong yao 。lin suan wu tang tu jing (PPP)shi zhen he sheng wu NADPHde zhu yao lai yuan ,bing wei sheng wu ge cheng di gong dai xie zhong jian ti 。dang zhi wu zao shou fei sheng wu xie pai shi ,PPPtu jing ke yi wei chi xi bao de yang hua hai yuan ping heng ,yin ci ,gai tu jing shi zhi wu di kang fei sheng wu xie pai de guan jian tu jing 。6-lin suan pu tao tang tuo qing mei (G6PDH,EC.1.1.1.49)he 6-lin suan pu tang suan tuo qing mei (6PGDH,EC.1.1.1.44)shi lin suan wu tang tu jing de guan jian mei 。ben yan jiu yi da tian zi ran jiang wen tiao jian xia chong zhi de Dn1wei ji chu cai liao ,ce ding 4ge wen du jie dian (5℃、0℃、-10℃、-25℃)xia fen nie jie he xie pian zhong TaG6PDHyu Ta6PGDHde huo xing ji ji yin biao da liang ,bing cong Dn1zhong fen li TaG6PDHhe Ta6PGDHji yin ,zai ni na gai zhong guo biao da ,yi tan tao ji xiang ying di wen xie pai de sheng li yu fen zi ji zhi 。shi yan jie guo ru xia :(1)sheng wu xin xi xue fen xi jie guo xian shi ,dong xiao mai TaG6PDHhe Ta6PGDHdan bai ding wei yu xi bao zhi zhong ,yu wu la er tu xiao mai he shan yang cao qin yuan guan ji jiao jin ,bing jun han you de wu jie ge wei dian he NADP~+jie ge wei dian 。(2)sui zhao wen du jiang di ,dong xiao mai fen nie jie he xie pian de TaG6PDHhe Ta6PGDHde biao da liang zhu jian sheng gao ,ju fen nie jie zhong liang chong ji yin biao da liang de bian hua bei shu gao yu xie pian ;wai yuan ABAxian zhe di gao di wen xie pai xia TaG6PDHhe Ta6PGDHde biao da liang 。(3)dong xiao mai fen nie jie zhong ,TaG6PDHhe Ta6PGDHde huo xing sui zhao wen du jiang di er sheng gao ,zai -10℃da dao feng zhi ,dan -25℃shi you jiang di dao 5℃dui zhao shui ping 。xie pian zhong ,liang ge mei de huo xing sui zhao wen du de jiang di bing mo xian zhe zeng jia ,dan wen du jiang dao -25℃shi ,huo xing ji ju xia jiang 。wai yuan ABAxian zhe di gao di wen xie pai xia TaG6PDHhe Ta6PGDHde huo xing 。(4)cheng gong gou jian le TaG6PDHhe Ta6PGDHde chao biao da zai ti ,zhuai hua ni na gai huo de chao biao da zhi zhu 。(5)dui ye sheng xing 、tu bian ti he chao biao da ni na gai zhi zhu jin hang shi nei di wen xie pai (4℃、0℃、-10℃)chu li ,TaG6PDHhe Ta6PGDHde chao biao da zhi zhu dou neng gou zai di wen xie pai hou hui fu dao zheng chang de sheng chang zhuang tai 。sheng li zhi biao ce ding jie guo xian shi ,zai xiang tong de di wen xia chao biao da zhi zhu yu ye sheng xing he tu bian ti xiang bi you jiao gao de xie lu su han liang 、jiao di de MDAhan liang ji shang hai lv 。DABhe NBTran se jie guo ye xian shi chu chao biao da zhi zhu neng gou zai di wen xie pai xia chan sheng geng shao de huo xing yang (ROS),cong er jian shao yang hua xie pai dui zhi zhu de shang hai 。(6)di wen xie pai xia ,ni na gai chao biao da zhi zhu zhong TaG6PDH、Ta6PGDHbiao da liang zai 0℃he -10℃xian zhe sheng gao ,ju TaG6PDHchao biao da zhi zhu zhong nei yuan At6PGDHji yin biao da liang xian zhe gao yu ye sheng xing ;tong yang ,Ta6PGDHchao biao da zhi zhu zhong nei yuan AtG6PDHji yin de biao da liang ye xian zhe gao yu ye sheng xing 。(7)0℃he -10℃xia ,TaG6PDHchao biao da zhi zhu zhong G6PDHhuo xing xian zhe gao yu ye sheng xing he tu bian ti ;tong yang ,Ta6PGDHchao biao da zhi zhu zhong 6PGDHhuo xing ye xian zhe gao yu ye sheng xing he tu bian ti 。ben yan jiu chu bu zheng shi le dong xiao mai bao zhi TaG6PDHhe Ta6PGDHxiang ying di wen xie pai ,zai ni na gai zhong chao biao da TaG6PDHhe Ta6PGDHneng gou zeng jiang zhi zhu de kang di wen neng li 。ben shi yan jie guo wei jie xi Dn1kang han ji zhi di gong le xiang ying de li lun yi ju ,ye wei dong xiao mai kang han fen zi yo chong dian ding le li lun ji chu 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自东北农业大学的田宇,发表于刊物东北农业大学2019-08-27论文,是一篇关于东农冬麦号论文,低温胁迫论文,磷酸戊糖途径论文,东北农业大学2019-08-27论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自东北农业大学2019-08-27论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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