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糜子干旱复水的基因表达谱分析及相关基因克隆

林凡云

   水资源短缺是全球性的焦点问题之一。在世界范围内,干旱对作物生产造成的影响越来越大,解决这一问题的有效途径是培育抗旱品种。而经过多年的选育过程,主要作物本身的抗旱资源已经利用殆尽,利用现有的具有水分高效利用特性的植物基因资源对作物的抗旱性进行改良是一种较好的选择。植物在生长过程中经常会经历不同季节、不同生育期的干湿变化,植物的抗旱性不仅体现在对干旱状态的耐受程度上,还应包括胁迫状态解除后的恢复能力。因此植物干旱后复水机理的研究同样对作物抗旱性的改良具有重要的意义。 糜子是起源于我国的一种古老作物,现在仍是我国干旱半干旱地区的主要粮食作物之一。糜子具有耐旱、抗逆、水分利用效率高等特点,是小麦、玉米及水稻等大宗作物水分利用效率改良的优异基因资源。糜子抗旱性的机理研究多集中在生理生化方面,而在分子水平上的研究未见报道。为了挖掘和利用糜子水分高效利用的基因资源,本研究利用cDNA-AFLP及抑制性消减杂交技术(SSH)对糜子在干旱及复水状态下特异表达的基因进行了差异表达分析,重点是分析复水诱导表达的基因,同时对部分差异表达序列进行半定量RT-PCR验证和全长序列扩增,得到的主要结果如下: 1.利用cDNA-AFLP对糜子正常生长、干旱处理及复水处理条件下的幼苗叶片进行了差异显示,试验共选取了36个引物组合(6个荧光标记的TaqⅠ引物×6个非荧光标记的MseⅠ引物)进行选择性扩增,这些引物组合在三种处理之间均能扩增出表达模式不同的差异片段。对部分引物组合的统计结果表明,在三种处理样品中扩增的总条带数多少依次为:对照>复水>干旱,表明在干旱条件下糜子基因的表达受到一定程度的抑制,但是经复水后,基因转录又变得较为活跃,植株逐渐恢复正常生长。随机选取了8个干旱特有和4个复水特有的差异片段进行了克隆测序。用Blastx与Genbank的非冗余蛋白数据库进行比较结果表明,其中两个序列(DR007249,DR007250)与水稻的反转录转座子蛋白具有较高的同源性;一个序列(DR007245)与N-乙酰葡萄糖胺-N-乙酰胞壁酸五肽的同源性较高;另外还有两个序列(DR007251,DR007252)与两种假定蛋白同源性较高;其余序列无同源性较高的蛋白序列。 2.为了揭示糜子干旱复水相关基因的表达模式,以复水处理的叶片cDNA为tester,以正常浇水的叶片cDNA为driver构建了复水-对照(即RC文库,R-rehydration,C-check)抑制削减杂交文库;以复水处理的叶片cDNA为tester,以干旱处理叶片cDNA为driver构建了复水-干旱抑制消减杂交文库(即RS文库,R-rehydration,S-stress)。……   
[关键词]:糜子;干旱复水;基因差异表达;cDNA-AFLP;抑制差减杂交;半定量RT-PCR
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2006年