李梦霜_ABA信号转导家族基因鉴定与功能分析_4.docx

PAGE\*MERGEFORMAT29摘要ABA是一种天然的、植物自身合成的关键激素，广泛存在于高等植物的各组织器官中，参与调控植物生长发育的各个方面，包括：种子的生长休眠与发芽，幼苗的生长，叶片的衰老等。同时，ABA也是一种抗胁迫激素，响应各种生物和非生物胁迫，如：干旱，盐碱，低温冷害等。茶树作为我国重要的园艺作物之一，是多年生喜温喜湿常绿植物，耐旱性较弱。干旱缺水对茶树的正常生长及茶叶产量、品质有严重的影响。且随着世界气候的恶劣情况，这一问题愈发严重。因此培育耐旱茶树品种是应对干旱胁迫最主要的措施之一。但茶树抗逆机制的研究还处于初步阶段，对于茶树抗逆相关基因的了解和认识还在初步阶段。而ABA作为一种抗胁迫激素，被运用到提高植物抵御逆境胁迫的能力上来。本论文通过研究茶树ABA信号转导家族CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因家族的表达模式、在逆境胁迫中的表达模式、相互之间的互作关系来更好的诠释和解析茶树ABA信号转导通路，为寻找和改造抗逆新品种，以提高作物产量提供理论依据，具有重要的理论与实践意义。本文基于茶树基因组数据库TPIA，对茶树中的ABA受体及信号转导家族，PYR/PYL/RCAR基因家族，PP2CA基因家族，SnRK2基因家族成员进行了鉴定与分析，其中发现有3个CsPYL基因（CsPYL11-13）有缺失，被认为是假基因。分析了CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个基因家族的基本功能以及在不同组织器官、多种非生物胁迫（干旱、盐碱、低温冷害）下的表达模式；分析了干旱处理下，不同茶树品种CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因家族的表达模式；分析了外源添加ABA后的表达模式并根据此结果建立茶树ABA信号转导路线图，并对部分基因进行了克隆，利用酵母双杂交技术检测CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s家族蛋白的互作情况，初步探究了ABA信号在茶树内的转导过程。主要研究结果如下：利用茶树基因组数据库，鉴定出了15个茶树CsPYLs基因，8个茶树PP2CAs基因，8个茶树SnRK2s基因，分别命名为CsPYL1-15，CsPP2CA1-8，CsSnRK2.1-8。根据基因结构与系统进化树分析，CsPYLs划分为3组，CsPP2CAs划分为2组，CsSnRK2s划分为3组。三个家族在不同组织器官均有表达，且表现出差异性。CsPYLs家族中CsPYL4在成熟叶及根茎中表达量高，CsPYL5在嫩叶及花中表达量较高，而CsPYL9在种子中表达量较高；CsPYL1-2,14-15在所有组织器官中表达量都低。CsPP2CAs家族中，CsPP2CA3在根中表达量较高，CsPP2CA8在地上部位表达量较高，CsPP2CA4在所有组织器官中表达量都较高；CsSnRK2s家族中，CsSnRK2.3在所有组织器官中表达量都较高，CsSnRK2.8在叶部表达量较高。CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个家族对干旱、盐碱和低温胁迫的响应具有多样性。在干旱胁迫下，CsPYL家族的基因表达呈现不同的响应模式，其中CsPYL10，15呈现明显上调表达，CsPYL14明显下调表达；CsPP2CA家族整体均为上调表达，其中CsPP2CA1响应最为强烈；CsSnRK2家族则大多为下调表达。在盐碱胁迫下，三个家族均呈现不同的响应模式，CsPYL1,4-5,15呈现明显上调表达，CsPYL3、14明显下调表达；CsPP2CA家族只有CsPP2CA6呈现显著的下调表达，其他家族成员均不显著；CsSnRK2.5,6,8表现为下调表达。在低温胁迫下，CsPYL1呈现显著的上调表达，CsPYL4,5为下调表达；CsPP2CA5,6呈现上调表达，其余不显著；CsSnRK2家族均不显著。干旱处理下，不同品种茶树的ABA信号转导家族CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因表达呈现不同的响应模式。其中干旱敏感型品种“福云6号”中，CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s三个家族的响应程度明显高于干旱耐受型品种“中茶108”。说明不同茶树品种的耐旱分子机理呈现差异性。ABA处理下，CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s表达呈现差异性，不同组织部位的表达也呈现不同表达模式。将ABA处理下，根和叶两个组织器官在0h，0.5h，2h，6h，24h五个时间点的表达量进行相关性分析，根据相关性分析结果，绘制出三条茶树ABA依赖型信号转导途径。将筛选出的部分CsPYLs/PP2CAs/SnRK2s基因分别构建酵母双杂交诱饵载体pGADT7和捕获载体pGBKT7，共转化酵母Y2HGold菌株。酵母双杂交结果证明绘制出的茶树ABA依赖型信号转导途径具有可参考性。综上所述，本研究通过对CsPYLs/PP2CAs/SnRK