玉米木質素合成相關基因在干旱脅迫下的差異表達.pdf

1、干旱是玉米生產(chǎn)的主要非生物限制因素。耐旱性是眾多形態(tài)結構與生理生化性質綜合作用的結果，其分子機制非常復雜。研究玉米耐旱性的分子遺傳特性，克隆與耐性相關的基因，研究其在干旱脅迫條件下的表達特性，可為功能基因選擇標記的開發(fā)提供依據(jù)，以期通過分子標記輔助選擇改良提高耐早性。 本研究以玉米耐旱自交系“81565”和不耐旱自交系“200B”為材料，用16％PEG模擬干旱處理，正常澆水為對照，分別于脅迫17，24和48h，取芯葉下第一片葉提

2、取總蛋白。用等電聚焦和SDS-聚丙烯酰胺凝膠雙向電泳分離總蛋白樣品，GS-170光密度成相系統(tǒng)掃描2-DE凝膠，然后用PDQuest-6.0圖象分析軟件比對分析耐旱自交系和不耐旱自交系在干旱脅迫與對照條件下葉片蛋白質的表達差異。從12塊樣品膠生成的參照圖譜中鑒定出的500多個蛋白點中，有58個在干旱脅迫條件下差異表達。其中，蛋白點2506，3507和4506在干旱脅迫下被誘導表達，最高表達量出現(xiàn)在脅迫24h。將這3個蛋白點酶切后，用基質

3、輔助激光解吸離子化-飛行時間質譜(MALDI-TOF-MS)根據(jù)酶切片段荷質比的不同來測定其分子量。然后在Mascot和Ms-Fit數(shù)據(jù)庫中比對，根據(jù)MOWSE分值來鑒定蛋白質。點2506、3507和4506與擬南芥肉桂醇脫氫酶(CAD)、擬南芥細胞色素96A8(CYP96A8)和Elaeagnusumbellata的S-腺苷酸-L-甲硫氨酸合成酶(SAMS)的序列比對結果，MOWSE分值分別為66、68和68。 因為上述三個功

4、能蛋白都參與木質素生物合成，所以在分析木質素合成途徑生化過程的基礎上，我們用實時定量PCR技術分析了耐旱性不同的玉米自交系，在干旱脅迫條件下，木質素合成關鍵酶—肉桂醇脫氫酶(CAD)和咖啡酸-O-甲基轉移酶(COMT)的mRNA表達差異。在耐旱自交系“81565”、“200B”和“87-1”中，CAD和COMT的表達量在脅迫初期都有大幅度下降，但隨著脅迫時間延長表達量又會明顯回升；而在不耐旱自交系“丹340”中，CAD和COMT的表達量

5、在脅迫初期大幅度下降后就再也沒有明顯的回升。 為在表型上進一步分析木質素合成與耐旱性的關系，我們選用“81565”、“87-1”、“200B”、“18-599”、“18-599M”和“ES40”6個耐旱性不同的玉米自交系，在不同干旱脅迫強度及正常澆水條件下，測定葉片本質素含量，同時調(diào)查雌雄花期間隔和單株籽粒產(chǎn)量，并轉換為耐旱系數(shù)進行相關分析。結果表明，耐旱性不同的自交系的葉片木質素含量對干旱脅迫的反應大不相同。在干旱脅迫條件下，

6、耐旱性較強的自交系木質素含量顯著升高，平均耐旱系數(shù)較大，耐旱性中等的自交系木質素含量比正常灌水對照略有升高，耐旱性較弱的自交系木質素含量與對照相當或下降。在中等干旱和嚴重干旱條件下，葉片木質素含量平均耐旱系數(shù)與單株籽粒產(chǎn)量和雌雄花期間隔耐旱系數(shù)的相關系數(shù)，分別為r=0.848和r=0.889，均達顯著水平。 綜上所述，葉片的木質化是玉米對干旱脅迫的一種主動防御反應，木質素合成相關基因的差異表達與不同自交系的耐旱性有關，是造成其耐