小麦促分裂原蛋白激酶基因TaMAPKK3介导植物抵御低磷功能研究

为揭示小麦促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联途径组分基因介导植物抵御低磷逆境的功能,以TaMAPKK3为对象,利用生物信息学技术分析其分子特征;通过设置低磷处理,检测小麦中TaMAPKK3基因的表达模式;将供试基因融合至双元表达载体pCAMBIA3301启动子下游,利用农杆菌介导法遗传转化烟草,通过qRT-PCR筛选出超表达TaMAPKK3基因的烟草植株;以转基因烟草为试验材料,通过测定低磷条件下植株的生长状态、光合参数以及含磷量等,鉴定TaMAPKK3介导植株抵御低磷逆境的功能。结果表明,TaMAPKK3编码阅读框1 572 bp,编码523个氨基酸残基,蛋白分子量58.508 ku,等电点为5.72。编码蛋白含有典型MAPKKs家族蛋白结构域,在其C端含有核转移因子结构域(NTF2),归属于MAPKKs家族中的B亚组;系统进化分析显示,TaMAPKK3与乌拉尔图小麦TuMAPKK6具有相似的进化途径;与正常供磷相比,低磷处理下,TaMAPKK3表达量随处理时间的延长呈现上调表达趋势,且在处理27 h转录丰度最高,进行复磷处理后供试基因转录本减少,在复磷处理27 h后转录丰度恢复初...     

小麦钙调素基因TaCaM1分子特征及转化烟草植株对低磷胁迫的反应

钙信号转导途径在介导植物应答和适应环境逆境中发挥重要作用。本试验以前期鉴定的对低磷逆境产生应答的小麦钙调素基因TaCaM1为基础,对该基因分子特征、应答低磷胁迫表达模式及介导植株抵御低磷逆境的生物学功能进行了研究。结果表明,TaCaM1基因与部分植物种属CaM家族基因高度同源,基因编码蛋白含有植物种属CaM家族蛋白含有的保守结构域,该基因翻译蛋白经内质网分选后定位在细胞质中。低磷胁迫下,根系中该基因的转录本数量随胁迫进程不断减少,复磷后低磷下调的基因表达不断上调。基因转化结果表明,丰磷条件下,上、下调表达株系的植株生长、干鲜重、含磷量和磷累积量以及细胞保护参数与野生型对照相比表现相似;低磷处理下,与对照相比,转化株系的植株生长和上述生理生化参数发生明显改变,表现为正义系Sen-1植株长势变差,磷累积量减少,部分保护酶活性下降,丙二醛含量增加;而反义系Anti-1植株长势增强,磷累积量增多,细胞保护酶活性提高,丙二醛含量减少。研究表明,TaCaM1通过下调响应低磷逆境,在植株抵御低磷逆境中发挥重要的负调控效应。