【正文】 學(xué)號： 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 學(xué) 院 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 生物科學(xué) 年 級 姓 名 論文（設(shè)計(jì)）題目 基因網(wǎng)絡(luò)參與干旱脅迫響應(yīng)和耐性指導(dǎo)教師 職稱 講師 成 績 年 月 日目 錄摘 要 1 關(guān)鍵字 1 Abstract 1 Keywords 1 引言 1 1在擬南芥和水稻中使用基因芯片轉(zhuǎn)錄分析干旱誘導(dǎo)基因 2 2在擬南芥和水稻中干旱誘導(dǎo)基因的功能 3 3基因的發(fā)現(xiàn)并通基因轉(zhuǎn)移改善植物的干旱脅迫耐受性 3 4基因表達(dá)調(diào)控：脫落酸非依賴型途徑影響干旱應(yīng)激反應(yīng) 5 5控制基因表達(dá)的內(nèi)源脫落酸在干旱脅迫下積累 6 結(jié)論 7 參考文獻(xiàn) 7 基因網(wǎng)絡(luò)參與干旱脅迫響應(yīng)和耐性學(xué)生姓名： 學(xué)號： 生命科學(xué)學(xué)院 生物科學(xué)專業(yè)指導(dǎo)老師： 職稱：摘要：植物在缺水條件下生存時(shí)，會發(fā)生一系列生理的、細(xì)胞的和分子水平的變化，并最終達(dá)到具有一定的耐性。在擬南芥、水稻和其他植物中有許多具有各種各樣功能的干旱誘導(dǎo)基因，這些基因已經(jīng)通過分子和基因組分析得以確定了，其中包括一些調(diào)控脅迫誘導(dǎo)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。植物的脅迫誘導(dǎo)基因都是在產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)和建立脅迫耐性時(shí)表達(dá)的。在這個(gè)簡短的報(bào)告中，有一些最近的進(jìn)展成果：在植物中分析基因在干旱脅迫反應(yīng)中的表達(dá)，以及與應(yīng)激反應(yīng)和脅迫耐受性有關(guān)的基因功能的總結(jié)。也描述了在轉(zhuǎn)基因擬南芥植物中，與脅迫耐受性有關(guān)的基因是如何在脫水脅迫耐受性的基因工程中起作用的。關(guān)鍵詞：干旱脅迫；基因表達(dá)；基因芯片；脅迫耐受性；分子育種Abstract：Plants respond to survive under waterdeficit conditions via a series of physiological, cellular, and molecular processes culminating in stress tolerance. Many droughtinducible genes with various functions have been identified by molecular and genomic analyses in Arabidopsis, rice, and other plants, including a number of transcription factors that regulate stressinducible gene expression. The products of stressinducible genes function both in the initial stress response and in establishing plant stress tolerance. In this short review, recent progress resulting from analysis of gene expression during the droughtstress response in plants as well as in elucidating the functions of genes implicated in the stress response and/or stress tolerance are summarized. A description is also provided of how various genes involved in stress tolerance were applied in genetic engineering of dehydration stress tolerance in transgenic Arabidopsis plants.Key words: Drought stress；gene expression； microarray；stress tolerance；molecular breeding.引言干旱脅迫在植物中誘導(dǎo)一系列生理生化反應(yīng)。這些反應(yīng)包括氣孔關(guān)閉，抑制細(xì)胞生長，光合作用和激活呼吸。植物也對缺水刺激在細(xì)胞和分子水平上做出回應(yīng)并去適應(yīng)。例如，當(dāng)涉及到脅迫耐受性時(shí)滲透劑和蛋白質(zhì)就會積累。這些刺激誘導(dǎo)或抑制各種各樣的具有不同功能的基因的表達(dá)。他們的大部分基因產(chǎn)物可能在細(xì)胞水平上對應(yīng)激反應(yīng)和耐受性發(fā)揮作用。值得注意的是，通過基因轉(zhuǎn)移引進(jìn)了許多脅迫誘導(dǎo)基因，這些基因改善了植物的抗逆性。最近，在不同的植物物種中通過基因芯片分析的一些脅迫誘導(dǎo)基因已經(jīng)被確認(rèn)了，這些植物例如擬南芥和水稻等?，F(xiàn)在，分析這些基因的功能是至關(guān)重要的，這有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識植物脅迫響應(yīng)和耐受性的分子機(jī)制，最終通過基因操作來增強(qiáng)作物的應(yīng)激性。干旱促使植物產(chǎn)生了植物激素脫落酸，從而導(dǎo)致氣孔關(guān)閉和誘導(dǎo)與應(yīng)激性相關(guān)的基因的表達(dá)。外源脫落酸處理可誘導(dǎo)幾個(gè)干旱誘導(dǎo)基因的表達(dá)，而其他的沒有受到影響。事實(shí)上，證據(jù)表明共存在的脫落酸非依賴型和脫落酸依賴型監(jiān)管系統(tǒng)控制干旱誘導(dǎo)基因的表達(dá)。兩個(gè)順式和反式作用調(diào)控元件對脫落酸非依賴型和脫落酸依賴型的基因表達(dá)起作用，干旱脅迫誘導(dǎo)脫落酸應(yīng)答基因的表達(dá)已在分子水平上被精確地分析。這個(gè)簡短的文章總結(jié)了最近的成果：在擬南芥和水稻中通過應(yīng)用基因芯片對干旱誘導(dǎo)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析，包括干旱誘導(dǎo)基因在應(yīng)激反應(yīng)和耐受性方面的潛在功能的信息。例如也介紹了如何通過轉(zhuǎn)基因利用干旱誘導(dǎo)基因增強(qiáng)植物的耐干旱能力。主要是在擬南芥中，這些基因在脅迫耐受性方面的具體功能還有待探討，1在擬南芥和水稻中使用基因芯片轉(zhuǎn)錄分析干旱誘導(dǎo)基因基因或寡核苷酸基因芯片技術(shù)是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，它可以用來分析植物非生物脅迫如干旱、高鹽度、寒冷或脫落酸處理誘導(dǎo)的基因表達(dá)圖譜。有兩種主要的基因芯片技術(shù)可以利用，基因芯片和寡核苷酸芯片，最突出的是Affimetrix基因芯片。在擬南芥中一個(gè)全長7000的基因芯片被用來確定299個(gè)干旱誘導(dǎo)基因，54個(gè)寒冷誘導(dǎo)基因，213個(gè)高鹽度誘導(dǎo)基因和245 個(gè)脫落酸誘導(dǎo)基因。其中一半以上的干旱誘導(dǎo)基因也可以被高鹽度和/或脫落酸處理誘導(dǎo)，在干旱、高鹽和脫落酸的反應(yīng)途徑之間有非常緊密的聯(lián)系。在相比之下，只有10%的干旱誘導(dǎo)基因也被寒冷刺激誘導(dǎo)。使用Affimetrix基因芯片確定了數(shù)以千計(jì)的脅迫誘導(dǎo)基因，包含了8000個(gè)獨(dú)立的擬南芥寡核苷酸基因?；蛐蛄蟹治龅倪@些逆境脅迫誘導(dǎo)基因的序列與通過基因芯片分析的序列不相符。這一結(jié)果的差異主要是由于在這兩個(gè)系統(tǒng)中有不同的基因排列順序，以及植物生長和脅迫處理?xiàng)l件的不同。最近，該AtGenExpress項(xiàng)目在分析擬南芥的轉(zhuǎn)錄中使用基因檢測23000 ATH 1基因，產(chǎn)生了數(shù)以千計(jì)的轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)，鑒定了基因在各種組織和生長條件（如脅迫誘導(dǎo)和激素處理等）下的表達(dá)。水稻響應(yīng)高鹽脅迫的基因表達(dá)是首先利用基因芯片技術(shù)分析的。最近，在水稻中用包含有1700個(gè)獨(dú)立的水稻基因的基因芯片分析了脅迫誘導(dǎo)基因。這些基因是從暴露于干旱、寒冷或高鹽脅迫環(huán)境中的水稻中獲得的。通過基因芯片分析和RNA凝膠印跡分析鑒定了候選基因的脅迫誘導(dǎo)表達(dá)。這些分析證實(shí)了這些基因中有73個(gè)是真正的脅迫誘導(dǎo)基因。40% 的干旱或高鹽誘導(dǎo)基因也可被冷刺激誘導(dǎo)。與此相反，大于98%高鹽度和100%脫落酸誘導(dǎo)基因也可以引起干旱脅迫。這些數(shù)據(jù)表明在干旱和高鹽脅迫信號與在干旱和脫落酸誘導(dǎo)途徑之間存在一個(gè)基本的共同管理系統(tǒng)或非常重要的相互作用。這些結(jié)果還表明信號激活途徑在響應(yīng)寒冷與干旱脅迫或寒冷與脫落酸處理之間有一點(diǎn)弱的相互關(guān)系。在水稻中這些結(jié)果是與在擬南芥中觀察到的基因響應(yīng)干旱和高鹽度的重疊表達(dá)相符合的。最近，在日本水稻基因組項(xiàng)目獲得了全部的水稻基因信息的基礎(chǔ)之上，芯片構(gòu)建使用了較大的寡核苷酸。這個(gè)水稻的寡核苷酸序列可通過安捷倫有限公司得以利用。這220