过表达砂藓RcEXG1基因改变转基因拟南芥耐旱性和耐高温性OA
Overexpression of the RcEXG1 gene from Racomitrium canescens alters drought and high-temperature tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana
外切葡聚糖酶(exoglucanase,EXG)可通过水解纤维素尾端的纤维二糖来参与植物耐受干旱胁迫时细胞壁重塑的过程.砂藓(Racomitrium canescens)具有优良的耐脱水性和耐高温性,目前已从砂藓中发现并验证多种基因与植物耐旱性和耐高温性相关.选取了一个在砂藓脱水、复水以及高温处理过程呈现差异表达的外切葡聚糖酶基因 RcEXG1,对该基因的耐旱和耐高温功能进行探讨和验证,旨在对砂藓抗逆机制的研究和抗逆作物的培育提供理论依据和候选基因.利用实时荧光定量 PCR 检测 RcEXG1 在砂藓脱水和高温胁迫处理过程的表达变化;对 RcEXG1 的编码序列进行克隆后构建植物超表达载体,以获取 RcEXG1 过表达转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana),进行干旱和高温胁迫处理后对植株表型进行分析.表达量分析结果表明,RcEXG1响应了砂藓的脱水和高温胁迫过程.成功克隆 RcEXG1的编码序列并获取多个 RcEXG1过表达转基因拟南芥.在 20%PEG-6000 模拟干旱胁迫处理下,RcEXG1 过表达转基因拟南芥表现出比野生型植株更强的耐旱性,且转基因植株的耐旱性强弱与RcEXG1的表达量呈正相关.然而在45℃高温胁迫处理下,RcEXG1 过表达转基因拟南芥表现出弱于野生型植株的耐受性.结果表明,过表达RcEXG1能够提高转基因拟南芥的耐旱性,但降低了耐高温能力.
Exoglucanase(EXG)can participate in the process of plant cell wall remodeling under drought stress by hydrolyzing cellobiose from the ends of cellulose chains.Racomitrium canescens exhibits remarkable dehydration tolerance and high-temperature tolerance,many genes had been discovered from R.canescens and verified related to plant drought and high-temperature tolerance.An exoglucanase gene,RcEXG1,was selected which was differentially expressed during dehydration,rehydration,and high-temperature treatments in R.canescens,to investigate and validate its functions in drought and high-temperature tolerance,aiming to provide a theoretical reference and candidate genes for understanding the stress resistance mechanisms in R.canescens and breeding stress-resistant crops.Used quantitative real-time PCR to detect the expression changes of RcEXG1 during dehydration and high-temperature stress in R.canescens,cloned the coding sequence of RcEXG1 from R.canescens then constructed the plant overexpression vector,in order to acquire RcEXG1 overexpression transgenic Arabidopsis thaliana lines,to analyze plant phenotypes after drought and high-temperature stress treatments.Expression analysis results indicated that RcEXG1 responds to both dehydration and high-temperature stress in R.canescens.The coding sequence of RcEXG1 was successfully cloned and multiple RcEXG1 overexpression transgenic A.thaliana lines were acquired.Under simulated drought stress induced by 20%PEG-6000,the RcEXG1 overexpression transgenic plants exhibited stronger drought tolerance compared to wild-type plants,and the level of drought resistance was positively correlated with the expression level of RcEXG1 in the transgenic plants.However,RcEXG1 overexpression transgenic A.thaliana performed weaker tolerance than the wild-type plants under 45℃high-temperature stress.The results revealed that while overexpression of RcEXG1 improves drought tolerance in transgenic A.thaliana,but concurrently reduces its high-temperature tolerance.
林祎;王晶晶;李婧;孙铭钰;沙伟;张梅娟;彭疑芳;马天意
齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006||齐齐哈尔大学 黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室,黑龙江 齐齐哈尔 161006
农业科技
RcEXG1砂藓外切葡聚糖酶基因干旱胁迫高温胁迫抗性鉴定
RcEXG1Racomitrium canescensexoglucanase genedrought stresshigh-temperature stressresistance identification
《高师理科学刊》 2026 (3)
54-61,8
黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目(145409452)
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