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小麦miRNA1139介导植株抵御低磷逆境功能及磷转运蛋白基因TaPT2-1启动子遗传转化

作　者: 赵小磊
导　师: 肖凯; 郭程瑾
学　校: 河北农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 小麦（Triticum aestivum L.）小分子RNA（miRNA） TaMIR1139 表达特性遗传转化磷转运蛋白基因TaPT2-1 转录调控功能鉴定
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

microRNAs通过与其作用靶基因特异性序列互补，对靶基因在转录后和翻译水平上进行调节，在调控植株发育和抵御各种环境逆境中发挥重要作用。本研究以对低磷逆境产生明显应答的小麦小分子RNAmiRNA1139（TaMIR1139）为基础，研究了该miRNA的分子特征、表达特性及介导植株抵御低磷逆境的生物学功能。此外，采用DNA重组技术构建了小麦磷转运蛋白基因TaPT2-1启动子缺失片段的重组质粒，建立了遗传转化上述重组质粒的转基因烟草植株。主要研究结果如下：1.在国际miRNA数据库网站（http://www.mirbase.org/），获得了32个小麦miRNA（sTaMIRs）。以中国春和石新828为材料，研究了供试TaMIRs应答低磷逆境的特性，鉴定了一个对低磷胁迫逆境产生明显应答的microRNA成员TaMIR1139。2.研究表明，与正常供磷水平对照相比，低磷胁迫后供试品种根、叶中TaMIR1139表达均明显上调。与中国春相比，磷高效小麦品种石新828根叶中该miRNA应答低磷逆境的能力更强。表明TaMIR1139通过调控靶基因转录本和蛋白水平，在介导植株抵御低磷逆境过程中发挥重要的生物学功能。3.利用靶基因预测在线工具明确了TaMIR1139可能作用的靶基因。其作用的靶基因为7个，在功能上划分为转录调控、蛋白功能调节、细胞防御反应、核酸降解、蛋白质降解和功能未知等类别。明确了其中归属于MYB型转录因子靶基因TaMyb1的分子特征和系统进化特性。4.采用DNA重组技术，构建了融合TaMIR1139正、反义序列的双元表达载体，利用农杆菌介导的方法建立了上、下调表达TaMIR1139的烟草转基因系。以具有典型特征的上调表达转基因系为材料，研究了遗传转化TaMIR1139植株在不同供磷及低氮、干旱和盐分胁迫下的形态学特征。结果表明，与对照植株相比，TaMIR1139超表达烟草转基因植株，在低磷处理后植株长势增强，而下调表达低磷处理后长势无显著差异。此外TaMIR1139上调表达也增强了植株抵御低氮、干旱和盐分胁迫的能力；但TaMIR1139下调表达对上述逆境下植株长势没有影响。5.在低磷胁迫下，与对照植株相比，上调表达TaMIR1139转基因植株鲜、干重显著增加，此外，上调表达TaMIR1139转基因植株在低氮、干旱和盐分胁迫后的植株干重也较对照植株显著增加。因此，小麦TaMIR1139在耐低磷、低氮、干旱和盐分能力的小麦资源评价和优良抗逆种质的创制中具有重要实践价值。6.对小麦磷转运蛋白基因TaPT2-1的转录特性研究表明，该小麦基因启动子在烟草中驱动报告基因呈低磷诱导、叶片优势表达及光周期诱导增强表达特征。7.采用农杆菌介导的遗传转化技术，建立了TaPT2-1启动子不同缺失片段驱动报告基因表达的转基因烟草植株，对上述植株的遗传转化进行了分子鉴定。为今后进一步揭示该基因启动子特定应答低磷调控元件及衰老优势表达调控元件奠定了基础。

小麦miRNA1139介导植株抵御低磷逆境功能及磷转运蛋白基因TaPT2-1启动子遗传转化

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