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火龙果三个耐盐基因的功能研究认领

作者：

曲宇杰

学位授予单位：

中国科学院大学

摘要：

盐分、干旱、极端温度等非生物胁迫影响植物生长发育并限制了作物的质量和产量，但植物也可以通过一系列机制使其适应或耐受各种非生物胁迫。火龙果(Pitaya)属于仙人掌科量天尺属（Hylocereus）或蛇鞭柱属（Seleniereus），具有很高的营养和经济价值，主要种植在热带和亚热带地区。虽然火龙果对非生物胁迫具有很高的耐受性，但是诸如盐、干旱和高温等不利环境仍然限制火龙果的生长和产量，且火龙果的耐盐等分子机制研究较少。本研究在转录组发现火龙果（Hylocereus undatus Britt）受盐和干旱诱导表达的基因基础上，具体分析了3个盐上调表达基因在火龙果耐盐中的作用与功能。取得如下主要结果:　　1.乙烯响应转录因子HuERF1在拟南芥原生质体瞬时表达，研究了其亚细胞定位，结果表明HuERF1∶GFP主要分布在细胞核。在酵母中表达进行自激活研究，结果表明HuERF1具自激活活性，自激活活性结构域位于蛋白HuERF1的C端。盐与乙烯处理火龙果幼苗表明，HuERF1表达受到乙烯和高盐胁迫诱导。在拟南芥中异源过表达HuERF1可增强拟南芥对盐的耐受性、降低盐胁迫下的超氧阴离子(O2·-)和过氧化氢(H2O2)的积累、提高抗氧化酶活性。这些结果说明HuERF1参与乙烯介导的火龙果耐盐性调节。　　2.火龙果幼苗中，磷酸甘油酸激酶基因HuPGK和甜菜碱醛脱氢酶基因HuBADH的表达受到高盐、PEG、ABA和JA胁迫诱导。在拟南芥中异源过表达HuPGK与HuBADH可增强拟南芥对盐的耐受性，降低盐胁迫下的超氧化物(O2·-)和过氧化氢(H2O2)的积累，增强抗氧化酶的活性，MDA含量降低，脯氨酸含量增加。这些结果表明，HuPGK与HuBADH可能参与了火龙果对盐胁迫的耐受性。　　综上所述，本研究发现3个火龙果基因HuERF1、HuPGK和HuBADH在盐胁迫响应过程中起着正调节作用，并可能有助于火龙果的耐盐性，具有改良火龙果耐盐性的分子育种应用前景。

摘要译文

关键词：

火龙果; 盐胁迫; 乙烯响应因子; 磷酸甘油酸激酶基因; 甜菜碱醛脱氢酶基因; 生物学功能

学位年度：

2020

学位类型：

博士

学科专业：

遗传学

导师：

张明永

中图分类号：

S667[热带及亚热带果类⑨];S601[生物学原理];S3[农学（农艺学）];TS2[食品工业]

学科分类号：

090201[果树学];0822[轻工技术与工程];0832[食品科学与工程];0901[作物学]