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辽宁碱蓬S/NAC4、S/NAC10转录因子基因克隆及功能分析

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摘要

1 文献综述

1.1 胁迫

1.2 转录因子

1.2.1 转录因子的结构

1.2.2 转录因子的分类

1.2.3 转录因子的研究方法

1.3 NAC转录因子

1.3.1 NAC转录因子的结构

1.3.2 NAC转录因子的功能

1.3.3 NAC转录因子的研究现状及展望

1.4 辽宁碱蓬

1.5 研究目的及意义

1.6 本研究的技术路线

2 SINAC4、SINAC10基因克隆及生物信息学分析

2.1 实验材料

2.1.1 植物材料

2.1.2 菌株和质粒

2.1.3 试剂

2.1.4 培养基

2.1.5 引物

2.1.6 主要仪器设备

2.2 实验方法

2.2.1 SINAC4、SINAC10基因cDNA全长的获得

2.2.2 SINAC4、SINAC10基因生物信息学分析

2.3 实验结果与分析

2.3.1 SINAC4、SINAC10基因全长的获得

2.3.2 SINAC4、SINAC10基因生物信息学分析

2.4 讨论

3 SINAC4、SINAC10基因表达特性分析

3.1 实验材料

3.1.1 植物材料

3.1.2 实验试剂

3.1.3 仪器设备

3.1.4 引物

3.2 实验方法

3.2.1 辽宁碱蓬幼苗培养及非生物胁迫处理

3.2.2 总RNA的提取及检测

3.2.3 反转录成cDNA

3.2.4 实时荧光定量PCR

3.3 实验结果

3.3.1 辽宁碱蓬总RNA的提取

3.3.2 SINAC4、SINAC10基因在辽宁碱蓬中的表达特异性

3.4 讨论

4 SINAG4、SINAC10亚细胞定位分析

4.1 实验材料

4.1.1 植物材料

4.1.2 实验试剂

4.1.3 仪器设备

4.1.4 引物

4.2 实验方法

4.2.1 亚细胞定位载体的构建

4.2.2 洋葱表皮细胞转化

4.2.3 洋葱表皮细胞镜检

4.3 实验结果

4.3.1 亚细胞定位载体的构建

4.3.2 亚细胞定位

4.4 讨论

5 SINACA、SINAC10转录激活作用分析

5.1 实验材料

5.1.1 菌株

5.1.2 实验试剂

5.1.3 相关溶液的配制

5.1.4 设备仪器

5.1.5 引物

5.2 实验方法

5.2.1 酵母表达载体构建

5.2.2 制备酵母菌感受态细胞

5.2.3 阳性质粒转化酵母菌

5.2.4 β-半乳糖苷酶活性检测

5.3 实验结果

5.3.1 酵母表达载体的构建

5.3.2 转录激活作用分析

5.4 讨论

6 SINAC4.SINAC10基因转化拟南芥及转基因拟南芥抗逆性分析

6.1 实验材料

6.1.1 植物材料

6.1.2 实验试剂

6.1.3 仪器设备

6.1.4 引物

6.2 实验方法

6.2.1 植物表达载体的构建

6.2.2 农杆菌转化拟南芥

6.2.3 阳性拟南芥的筛选

6.2.4 转基因拟南芥半定量RT-PCR分析

6.2.5 转基因拟南芥的抗性分析

6.3 实验结果

6.3.1 植物表达载体的构建

6.3.2 转基因拟南芥的筛选

6.3.3 外源基因在转基因拟南芥半中的表达

6.3.4 转基因拟南芥的胁迫分析

6.4 讨论

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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摘要

NAC转录因子,植物特有的转录调控因子,对植物的器官建成、生长发育以及抵御胁迫等方面都发挥着至关重要的作用。对NAC转录因子的研究,有助于理解植物的抗逆机制,并为抗逆作物培育奠定基础。
  本文从辽宁碱蓬转录组数据库中选择两个带有NAC结构域的EST序列,命名SlNAC4、SlNAC10,克隆cDNA全长序列并进行功能分析,主要结果及结论如下:
  根据已知EST序列,RACE技术获得了SlNAC4/10 cDNA全长。SlNAC4(GenBank登录号:KJ933531)全长1450 bp,编码331个氨基酸;SlNAC10(GenBank登录号:KJ933532)全长1584 bp,编码369个氨基酸。生物信息分析显示,两基因N端都有NAC结构域,C端差异较大。
  NCBI在线Blast比对及构建进化树显示,SlNAC4与ThNAC1相似度较高,SlNAC10与AtNAC19、AtNAM和AtATAF具有较高相似性,查阅文献,推测SlNAC4、SlNAC10与非生物胁迫应答有关,SlNAC4为NAP亚家族,SlNAC10为NAM亚家族。
  qRT-PCR方法分析了SlNAC4和SlNAC10基因在辽宁碱蓬不同组织器官和干旱、高盐、低温、ABA等胁迫处理下的表达特性。结果表明,SlNAC4在茎、SlNAC10在叶中表达量最高。胁迫处理下,SlNAC4和SlNAC10基因表达量均先升高后下降,表明SlNAC4/10能响应非生物胁迫,受非生物胁迫诱导表达。
  构建融合表达载体GFP-SlNAC4/10,基因枪法转入洋葱表皮细胞,共聚焦显微镜下观察发现,GFP-SlNAC4定位在细胞核和细胞质中、GFP-SlNAC10定位在细胞核中。SlNAC4、SlNAC10均存在细胞核,可能为转录因子。SlNAC4在细胞质中也有分布,可能参与细胞质中的重要反应。
  选取SlNAC4和SlNAC10全长、N端、C端分别构建酵母单杂交表达载体,醋酸锂介导转化酵母菌AH109,SD/-Trp和SD/-Trp-His-Ade培养基上培养,β-半乳糖苷酶活性分析。结果表明SlNAC4、SlNAC10均具有转录激活活性,且转录激活结构域位于C末端,进一步确定其为转录因子。
  构建植物表达载体,转化拟南芥,筛选纯合T3代转基因株系,RT-PCR鉴定T3代植株并胁迫处理T3代,结果显示,T3代植株抵抗干旱、高盐、冷胁迫能力增强。SlNA4/10基因对植物抵御胁迫方面发挥着一定作用,可用于抵抗非生物胁迫作物的培育。

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