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番茄促分裂原活化蛋白激酶(SlMAPK)家族基因的分离及表达特征分析

孔福苓

  逆境胁迫严重影响了番茄的生长发育,因此提高番茄抗逆性的研究具有极为重要的现实意义。近年来的大量研究表明,促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)在植物生长发育调节和抗逆过程中发挥着重要作用。目前,在植物中发现了大量的MAPK,有关其作用机制的研究已取得了很大的进展,但是在番茄中关于MAPK的研究涉及较少。随着番茄基因组测序的完成,在基因组水平上研究了番茄MAPK家族的信息已成为可能。本研究分离了13个番茄MAPK基因,研究该家族基因的分类、结构、染色体分布以及系统进化关系,分析其在番茄不同组织以及花发育不同阶段中的表达情况,并进一步分析了不同逆境处理下SlMAPK4.SlMAPK7.SlMAPK12和SlMAPK16的表达特征。主要研究结果如下: (1)利用同源克隆及3 RACE技术进行扩增,获得了13个番茄MAPK基因序列。序列分析发现这些基因的ORF长度为1113~1866bp,编码370~621个氨基酸。这些基因编码的蛋白质具有MAPK保守的11个结构亚区和T-X-Y特征磷酸化位点,因此命名为SlMAPK4~16.加上已知的SlMAPK1、 SlMAPK2和SlMApK3,番茄MAPK家族共计16个成员。聚类分析发现它们分为4个亚组,即A、B、C和D亚组。此外,该家族基因的启动子序列中包含与番茄生长发育及胁迫应答相关的顺式作用元件,推测MAPK家族成员在番茄的生长发育及抗逆反应中发挥着重要的作用。 (2)利用半定量RT-PCR及实时荧光定量PCR技术分析MAPK基因在番茄不同组织及花发育过程中的表达情况。半定量RT-PCR结果发现,MAPK基因在番茄的叶片、茎、花和果实中均有表达。实时荧光定量PCR结果发现MAPK基因在上述组织中均有表达,大多数基因在雄蕊及花瓣中的表达量较高,并且在不同花发育阶段表现出不同的表达特征。SlMAPK9和SlMAPK10的表达量在花发育早期表现出明显下降的趋势;(SlMAPK8.SlMAPK14和SlMAp16在花开放后期表达量降低,SlMAPK3. SlMAPK4和SlMAPK13在花开放后1天表达量比较高,而后下降StMAPK1.SlMAPK2.StMAPK5和StMAPK12的表达水平在不同阶段中均没有明显的变化。上述结果表明,MAPK家族成员与番茄花的发育密切相关。 (3)利用实时荧光定量PCR技术分析高温、高盐、机械损伤处理下番茄叶片中MAPK基因的表达特点。结果发现,在高温(45±1℃)处理下大多数MAPK基因的表达量升高。其中,SlMAPK1.SlMAPK3和SlMAPK8的表达量逐渐增加,而SlMAPK2.SlMAPK4.SlMAPK5.SlMAPK6.SlMAPK7.SlMAPK9. SlMAPK12和SlMAPK16的表达量先增加后降低。StMAPK10、slMAPK11、SlMAPK13、SlMAPKl4和SlMAPK15在高温处理中的表达变化不明显。分析高盐、机械损伤处理下SlMAPK4、SiM4PK7、 SlMAPK12和SlMAPKl6的表达特征,发现NaCl胁迫处理后SlMAPK12和SlMAPK16的表达量先升高后降低,机械损伤处理后,这4个基因的表达量都表现出先升高后降低的变化趋势。 (4)用水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(JA)、乙烯的前体物质1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)和H2O2处理番茄幼苗,通过实时荧光定量PCR技术分析SlMAPK4.SlMAPK7.SlMAPK12和SIMAPK16表达量的变化。结果发现,SA处理后SIMAPK4、SIMAPK7、SIMAPK16的表达量变化明显。ABA处理后,SIMAPK16的表达量表现出变化。JA处理后SIMAPK12的表达量表现出下降的趋势,SIMAPK16表现为先升高后降低。ACC处理后,这4个基因的表达量均无明显变化。H2O2处理后的短时间内,SIMAPK7、SIMAPK16的表达量先升高而后降低。……   
[关键词]:番茄;SlMAPKs;基因克隆;表达分析;半定量RT-PCR;实时荧光定量PCR;胁迫处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2012年