《植物耐鹽相關糖基轉移酶基因的克隆與功能分析》是依託山東大學，由侯丙凱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：植物耐鹽相關糖基轉移酶基因的克隆與功能分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯丙凱
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從新的角度研究植物的耐鹽性對於全面了解植物耐鹽機制和培育耐鹽作物新品種具有重要意義。本實驗室通過分析擬南芥的糖基轉移酶突變體，發現糖基轉移酶可能參與植物的耐鹽反應，暗示植物分子的糖基化修飾在非生物脅迫反應中的重要性。項目組在多年研究植物分子糖基化的工作基礎上，擬通過擬南芥這一模式植物並結合分子生物學和反向遺傳學等研究手段，探討植物耐鹽脅迫與糖基化修飾之間的關係；克隆耐鹽相關的糖基轉移酶關鍵基因，明確其表達在增強植物耐鹽性中的功能作用；並初步探討糖基化修飾增強耐鹽性的分子機制。通過研究，將從一個新的視角首次證明植物分子的糖基化修飾參與植物耐鹽脅迫反應，有望提出植物耐鹽的一種新機制，為全面了解植物耐鹽機理和培育耐鹽作物新品種奠定理論基礎。
結題摘要
通過三年的研究工作，已經克隆了12個與耐鹽相關的糖基轉移酶候選基因，發現其中3個基因參與植物耐鹽脅迫回響。AT5g05860 （UGT76C2）基因編碼的糖基轉移酶能夠催化細胞分裂素的糖基化，該基因的表達在轉錄水平上受NaCl和乾旱誘導。其過表達體在種子萌發、主根生長、子葉轉綠、氣孔運動等方面都表現出對鹽脅迫和ABA更加敏感的表型，而突變體相對不敏感。在鹽脅迫條件下，過表達體中脅迫相關基因DREB1、DEEB2A、RD22和BRD29B等的表達水平都比對照明顯上調，而突變體中這些基因明顯下調。實驗結果說明UGT76C2在逆境條件下有可能增強植物對ABA的敏感性，通過依賴ABA的信號途徑參與了植物的鹽脅迫回響。糖基轉移酶基因AT2G30140 （UGT87A2）的突變體表現出明顯的開花延遲，首次發現UGT87A2基因能夠通過調節FLC的表達而影響植物開花進程。在含鹽培養基上，該基因的過表達體在種子萌發、主根生長、子葉轉綠、氣孔運動等方面都表現出對鹽脅迫和ABA抑制作用的明顯抗性，而突變體相對敏感。利用Real-time PCR分析了非生物脅迫相關的一些功能基因的表達，結果發現UGT87A2在鹽脅迫等逆境條件下，可以通過影響ABA依賴和ABA非依賴的途徑，導致某些抗逆基因的直接上調，從而增進植物的抗逆能力。同時也說明UGT87A2與UGT76C2在增強植物耐逆性的具體機理方面有所不同。糖基轉移酶基因AT1G22370（UGT85A5）受鹽強烈誘導，我們獲得了該基因的轉基因菸草。對轉基因菸草進行了鹽脅迫條件下的萌發、生長實驗，發現轉基因菸草比對照顯著增強了耐鹽性。測定了轉基因菸草中與耐逆相關的生理指標，發現在鹽處理之後，轉基因菸草的脯氨酸、可溶性糖等物質積累量顯著高於對照。而丙二醛含量以及Na+/K+離子比卻顯著低於對照。對轉基因菸草中耐逆相關基因的表達變化進行了研究，結果發現幾個耐逆相關基因例如蔗糖合酶、蔗糖磷酸合酶、己糖轉運蛋白以及一個胚胎晚期豐富蛋白的表達量都顯著高於對照植株。這些結果可能說明UGT85A5以某種方式調節了耐逆相關基因的表達，從而增強了轉基因植物的耐逆性。更深入的分子機理還有待於研究。本研究項目圓滿完成了原計畫內容，獲得了一批原創性結果，已經發表了影響因子6.0以上和5.0以上兩篇論文。還有部分研究結果正在陸續投稿中。
