雷射照射增強小麥抗旱性的分子機制研究

《雷射照射增強小麥抗旱性的分子機制研究》是依託河南師範大學，由邱宗波擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：雷射照射增強小麥抗旱性的分子機制研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：邱宗波
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

乾旱是影響小麥品質和產量的重要因素之一，如何提高小麥的抗旱性是當前研究的重點和熱點之一。本課題組發現雷射照射增強小麥抗旱能力的研究被Nature China作為研究亮點予以報導，但雷射照射增強小麥抗旱性的分子生物學機制目前還不清楚。我們近來的研究結果表明，雷射照射在轉錄水平上對乾旱脅迫小麥幼苗的基因表達有顯著影響。因此，本項目擬在前期研究基礎上，以正常生長、乾旱脅迫處理、CO2雷射處理和CO2雷射照射後乾旱脅迫小麥幼苗樣品為材料，運用分子生物學和生物信息學的手段研究雷射照射增強小麥抗旱性過程中轉錄組及抗旱應答基因發生的變化，進一步構建雷射照射增強小麥抗旱性的基因表達網路，進而揭示雷射照射增強小麥抗旱性的分子機制。這是首次系統全面的探討雷射輻射技術在轉錄水平上對乾旱脅迫小麥幼苗基因表達的影響，對揭示雷射照射增強小麥抗旱性的分子機理研究具有重要的理論意義和潛在的套用價值。

結題摘要

乾旱是影響小麥品質和產量的重要因素之一，如何提高小麥的抗旱性是當前研究的重點和熱點之一。本課題組發現雷射照射增強小麥抗旱能力的研究被Nature China作為研究亮點予以報導，但雷射照射增強小麥抗旱性的分子生物學機制目前還不清楚。本項目以正常生長、乾旱脅迫處理、雷射處理和雷射照射後乾旱脅迫的小麥幼苗樣品為材料，利用高通量Solexa測序技術，分別建立了正常生長、乾旱脅迫處理、雷射處理和雷射照射後乾旱脅迫小麥幼苗的數字基因表達譜庫（NCBI資料庫註冊號SRR5119530）。以獲得的雷射照射干旱脅迫小麥幼苗總的轉錄組序列為參考資料庫，進行基因功能注釋，獲得了許多編碼抗氧化酶（III類過氧化物酶，過氧化氫酶免疫應答結構域，超氧化物歧化酶，谷胱甘肽S-轉移酶）、轉錄因子（WRKY轉錄因子，蛋白激酶）、光合作用相關蛋白（光系統II PsbR蛋白，葉綠素a / b結合蛋白，ATP合酶），轉運相關蛋白（ABC轉運蛋白，肽轉運蛋白，藥物/代謝物轉運蛋白，胺基酸轉運蛋白，糖/肌醇轉運蛋白）等820個雷射照射後與抗旱性緊密相關的重要基因，為闡明雷射照射增強小麥抗旱性的分子機制儲備了大量基因資源。實時螢光定量qRT-PCR結果揭示了部分差異表達基因在雷射照射後乾旱脅迫小麥幼苗中的特異表達，證實了高通量測序結果的可靠性。進一步利用生物信息學和RLM-RACE 等方法得到5個特異表達基因的全長cDNA序列，構建特異表達基因過表達載體，轉化擬南芥得到穩定轉化的轉基因株系並進行耐旱性表型實驗和功能分析。該項目的完成明確了一些關鍵抗旱應答基因的生物學功能，對揭示雷射照射增強小麥抗旱性的分子機理研究具有重要的理論意義和潛在的套用價值。