干旱和復(fù)水條件下甘蔗特異基因誘導(dǎo)表達(dá)及其克隆的研究

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1、分類號(hào)$566．1UDC+學(xué)校代碼10593學(xué)號(hào)0731401008彥商大學(xué)學(xué)位論文干旱和復(fù)水條件下甘蔗特異基因誘導(dǎo)表達(dá)及其克隆的研究吳凱朝專業(yè)名稱作物栽培學(xué)與耕作學(xué)學(xué)院名稱農(nóng)學(xué)院指導(dǎo)教師楊麗濤教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別博士論文提交日期2013年6月論文答辯日期2013年5月學(xué)位授予日期2013年6月答辯委員會(huì)主席潘大仁教授論文評(píng)閱人雙盲評(píng)審論文評(píng)閱人敬盲評(píng)審f㈣廣西大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性和使用授權(quán)聲明本人聲明所呈交的論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含本人或他人為獲得廣西大學(xué)或其它單位的

2、學(xué)位而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同事對(duì)本論文的研究工作所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確說(shuō)明。本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬?gòu)V西大學(xué)。本人授權(quán)廣西大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)保存并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于：口保密，在年解密后適用授權(quán)。囪不保密。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“4”)論文作者簽名：券凱者日指導(dǎo)教師簽名：作者聯(lián)系電話：0771—3899309電子郵箱：kaichaowu

3、@126．com寧，Q73、盧月卜一、k，年，，圳鶘期干罩和復(fù)水條件下甘蔗特異基因誘導(dǎo)表達(dá)及-gt-．克lt-agrol-．qe干旱和復(fù)水條件下甘蔗特異基因誘導(dǎo)表達(dá)及其克隆的研究摘要干旱是制約我國(guó)甘蔗生產(chǎn)的主要影響因子。選育抗旱能力強(qiáng)、地域適應(yīng)性廣的高產(chǎn)高糖新品種是解決季節(jié)性干旱給我國(guó)甘蔗生產(chǎn)帶來(lái)不利影響的有效途徑。挖掘抗旱力強(qiáng)、水分高效利用的基因并通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化進(jìn)行分子育種是提高甘蔗抗旱能力研究的新方向。抗旱甘蔗品種既應(yīng)具有在干旱脅迫狀態(tài)下的耐受能力，還應(yīng)具有干旱脅迫狀態(tài)解除后恢復(fù)快速生長(zhǎng)的能力，因此研究甘蔗對(duì)干旱和干旱后復(fù)水的生理和分子響應(yīng)機(jī)理對(duì)如何提高甘蔗抗旱能力的遺傳改良都具有同樣

4、重要的意義。甘蔗是高光效C。作物，具有耐旱、耐澇、耐瘠、抗病、高生物量等特性，是作物重要耐旱基因資源。為了研究甘蔗響應(yīng)水分脅迫的生理和分子機(jī)理，挖掘甘蔗的耐早、水分高效利用及促進(jìn)生長(zhǎng)的基因，本研究選用優(yōu)良抗早育種雜交親本GTll為試驗(yàn)材料，在滲透調(diào)節(jié)、保護(hù)酶活性、物質(zhì)代謝和內(nèi)源激素等幾個(gè)方面探討甘蔗伸長(zhǎng)期在干旱及干旱后復(fù)水狀態(tài)下生理響應(yīng)；利用eDNA．AFLP和eDNA．SCoT兩種基因差異分析方法分離和篩選甘蔗在干旱及干旱后復(fù)水誘導(dǎo)的差異表達(dá)基因，并對(duì)獲得的部分特異基因片段進(jìn)行克隆獲得基因全長(zhǎng)eDNA，為作物抗旱性的遺傳改良提供相應(yīng)的基因資源。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：1．在干旱脅迫下，

5、甘蔗品種GTll伸長(zhǎng)期在滲透調(diào)節(jié)、保護(hù)酶系統(tǒng)、物質(zhì)代謝和內(nèi)源激素等幾個(gè)方面都做出積極的生理響應(yīng)，表明了GTll在水分脅迫下可能有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。(1)干旱脅迫下，甘蔗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖和脯氨酸大量增加，P5CS活力增強(qiáng)，而可溶性蛋白質(zhì)含量下降，ProDH活力受到限制。復(fù)水處理后，葉片中可溶性糖含量急劇下降后回調(diào)；脯氨酸含量很快下降；可溶性蛋白質(zhì)含量快速回升；P5CS活力很快下降；ProDH活力急劇上升。(2)干旱脅迫下，甘蔗的丙二醛含量和超氧陰離子含量升高，保護(hù)系統(tǒng)酶POD、CAT、SOD和GSH．R活力都在不同程度提高。復(fù)水處理后，丙二醛含量和超氧陰離廣西大掌博士學(xué)位論文干旱和復(fù)水

6、條件下甘蔗特異基因誘導(dǎo)表達(dá)及其克隆的研究子含量很快下降，保護(hù)系統(tǒng)酶POD、SOD和GSH．R活力降低，CAT活性表現(xiàn)為先下降后升高。與對(duì)照相比，保護(hù)系統(tǒng)酶活力在復(fù)水前期保持較高活力水平。(3)干旱脅迫下，甘蔗的ABA含量隨受干旱脅迫進(jìn)程不斷加大累積，PAO活力上升。復(fù)水處理后，ABA含量先上升后下降，PAO活力很快降低。2．使用cDNA-AFLP差異顯示方法分離得到406個(gè)與水分脅迫相關(guān)TDFs，167個(gè)TDFs反向Northern印跡雜交驗(yàn)證為陽(yáng)性。通過(guò)對(duì)27個(gè)TDFs進(jìn)行克隆、測(cè)序、比對(duì)分析，涉及新陳代謝、能量代謝、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、結(jié)合功能蛋白、環(huán)境互作等相關(guān)功能基因。3．使用eDNA—S

7、CoT差異顯示方法分離得到316個(gè)與水分脅迫相關(guān)TDFs，180個(gè)TDFs反向Northern印跡雜交驗(yàn)證為陽(yáng)性。對(duì)177個(gè)TDFs進(jìn)行克隆、測(cè)序、比對(duì)分析，其中107個(gè)TDFs在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)有較高相似度已知功能基因，28個(gè)TDFs在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)有相似性很高的未知功能基因和假想蛋白。135個(gè)TDFs可以分為14類：新陳代謝、能量代謝、運(yùn)輸途徑、通信及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞循環(huán)及DNA加工、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)加工、結(jié)合功能蛋