棉花s-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因(samdc)克隆及功能研究

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1、分类号：密级：学号：2009107030单位代码：10759石河子大学硕士学位论文棉花S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因（SAMDC）克隆及功能研究学位申请人耿卫东孙杰教授指导教师朱华国副教授申请学位类别农学硕士专业名称作物遗传育种研究领域生物技术在作物育种中的应用所在学院农学院中国·新疆·石河子2012年5月CloningandFunctionalAnalysisofS-adenosylmethionineDecarboxylase(SAMDC)incotton(GossypiumhirsutumL.)ADissertationSubmittedtoShiheziUniversityIn

2、PartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAgricultureByGengWeidong(CropGeneticsandBreeding)DissertationSupervisor:Prof.SunJieMay,2012石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研

3、究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要目的：棉花是世界上最重要的经济作物之一，在新疆农业生产中占有举足轻重的地位。新疆棉区在生产过程中经常遭受干旱、盐碱和低温等非生物胁迫影响，使产量大幅降低，造成严重的经济损失。多胺是一种与植物适应逆境环境密切相关

4、的调节物质，可以减缓环境胁迫对植物的伤害。S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶是多胺合成代谢过程中的三个主要酶之一，通过调控植物体内多胺的含量来影响植物应答环境胁迫。因而，对S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因的克隆和不同非生物胁迫下的表达分析，以及对该基因的遗传转化研究，将有助于从分子水平上解析S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因调控植物体内多胺参与植物抗逆的生理机制。方法：（1）根据棉花S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因EST序列设计引物，结合RACE和RT-PCR技术克隆陆地棉S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因；（2）利用Gateway技术构建GhSAMDC的超表达载体、RNA干扰载体和亚细胞定位载体；（3）实时荧光定量PC

5、R分析棉花SAMDC基因在低温、干旱和NaCl胁迫下的表达特性；（4）通过超表达载体和RNAi载体的棉花遗传转化，初步研究基因功能。结果：（1）棉花SAMDC基因cDNA序列长1874bp，存在3个ORF：tORF（tinyORF,tORF），uORF（upstreamORF,uORF）和mORF（mainORF,mORF），其中mORF长1068bp，编码含355个氨基酸残基的蛋白序列，其中包括两个保守结构域：酶原剪切位点结构域和PEST结构域；基因组DNA序列长2743bp，含有3个内含子和4个外显子；（2）同源分析表明，棉花SAMDC与葡萄（AJ567368）亲缘关系最近，其

6、同源性达到76.4%。通过聚类分析，将棉花和其他10种双子叶植物聚为一类。根据同源性和保守结构域将该基因命名为GhSAMDC（GeneBankNO.JN020148）。（3）实时荧光定量PCR分析显示，不同非生物胁迫下，同一品种中同一时间段GhSAMDC表达量的变化趋势不同。低温胁迫下，GhSAMDC表达呈“降-升-降-升-降-升”的趋势，干旱胁迫下呈先升后降再升再降的趋势，NaCl胁迫下呈“降-升-降-升”趋势。同一非生物胁迫下，同一时间段不同品种中的表达趋势也不同，但整体看来非生物胁迫下，抗逆能力弱的新陆早1号中基因表达量高于抗逆能力较强的新陆早33号中的基因表达量。推测GhS

7、AMDC可能与逆境胁迫响应和防御有关。（4）棉花下胚轴遗传转化表明，超表达载体转化的下胚轴较RNAi转化的下胚轴分化率高。初步推测，GhSAMDC在棉花体细胞胚胎发生过程中发挥一定作用。GhSAMDC的具体作用目前还不清楚，有待进一步研究。结论：（1）克隆获得棉花SAMDC基因cDNA序列和基因组DNA序列；（2）基因表达分析表明GhSAMDC基因参与植物非生物胁迫应答，且在不同胁迫条件下表现出不同的表达特性；（3）通过对超表达和RNAi载体的棉花遗传转化表明该基因可