八氢番茄红素合成酶（Phytoene synthase， PSY）在植物抗逆功能方面发挥着重要作用。本研究通过生物信息方法鉴定了四倍体棉花TM-1全基因组中PSY基因,发现共有8个，结合实验室的组织表达和诱导表达转录组数据，发现GhPSYs基因主要在根、茎、叶等组织中高表达，纤维组织中低表达；仅有GhPSY2基因受干旱诱导表达，对该基因进行烟草转化，获得转基因烟草纯系，进行自然干旱处理，发现可以显著提高烟草的抗旱性，这些结果表明，GhPSY2的异源表达可以有效提高烟草的抗旱性，这将为棉花抗旱育种提供重要的基因贮备。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1材料3
1.1.1植物材料3
1.1.2菌株和质粒3
1.1.3培养基3
1.1.4植物生长调节剂和抗生素3
1.1.5酶和试剂3
1.1.6试剂盒3
1.1.7引物3
1.2方法4
1.2.1四倍体棉花PSY基因的鉴定4
1.2.2棉花PSYs基因的组织表达分析4
1.2.3植物表达载体的构建4
1.2.4质粒DNA的抽提4
1.2.5 农杆菌感受态细胞制备4
1.2.6质粒转化农杆菌EHA105细胞4
1.2.7农杆菌介导法转化烟草4
1.2.8转基因烟草DNA提取4
1.2.9GhPSY2基因在烟草中表达分析5
1.2.10转GhPSY2基因烟草的耐旱功能鉴定5
1.2.11显著性测验检测5
2结果与分析5
2.1棉花全基因组PSY基因的鉴定与组织表达分析5
2.2棉花GhPSYs基因干旱诱导表达分析6
2.3转基因烟草的PCR检测7
2.4转基因烟草的表达分析7
2.5转基因烟草的耐旱功能初步验证8
3讨论9
致谢11
参考文献11
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GhPSY2基因的耐旱功能分析
引言
干旱、盐碱和低温等胁迫是限制植物生长的主要非生物胁迫类型，且都会最终导致植物吸水困难，细胞严重缺水，并造成细胞内外的水分失衡，抑制植物的正常生长与发育，导致农作物的产量下降、品质变差。在长期干旱环境中，农作植物在形态特征、内部细胞代谢水平、细胞分子水平等方面，都会产生相应的改变，转录产物重新编程，蛋白组发生变化，最终必然对植物的正常的生长发育带来显著负面影响，甚至死亡。在反复遭受干旱胁迫之后，植物会在生理与形态层面，形成相应的变化或者“记忆”，从而更好的适应干旱逆境。
近年来，全球水资源短缺、土壤盐渍化、频繁的极端天气更加剧了这一趋势。我国干旱和半干旱土地总面积占全国总耕地面积的52％ [1]。特别是2009年78月和2010年13月份，全国作物受旱面积较大，畜牧业也受灾严重。而且，由于常年土壤水分蒸发越发严重，使得地下水位下降，进一步导致土壤水分亏缺，导致土地变得干旱。适应非生物胁迫，提高作物对环境适应能力是现今新品种选育需求之一。棉花是世界性重要的经济作物，我国是世界棉花生产、消费和进口大国，同时也是纺织服装生产贸易大国，在世界植棉国中占有举足轻重的重要位置。但是，我国主要产棉区也是重要的粮食或其它重要经济作物的产区，粮棉、粮经争地的矛盾历来十分突出，人口不断增长和耕地日益减少，以及国家对粮食安全的日益重视和扶持，进一步加剧了棉花产需不足的矛盾。
干旱胁迫下，棉花的结铃性会显著降低，这将直接影响棉花的单位面积产量，如铃数和有效铃数以及单株产量，同时，纤维品质也会大大降低，如绒长变短、纤维增粗、马克隆值变高。目前，培育新型耐旱品种／系是应对缺水环境最经济有效的途径，其中，通过聚合关键耐旱位点和转基因手段培育棉花新材料是最快速和简便的方法，因此，挖掘棉花耐旱关键位点或基因可以为其提供优质的基因资源和实践价值。八氢番茄红素合成酶（Phytoene synthase， PSY），一般位于叶绿体和有色体膜上，是捕光复合体的重要成分，参与植物的光合作用；同时，也是类胡萝卜素关键酶，进而影响植物花和果实颜色，也是叶绿体重要组成部分， 可以通过调节类胡萝卜素积累来调控光合作用，进而在抗逆功能方面发挥作用，因此研究棉花PSY的耐旱功能具有重要的理论意义。
八氢番茄红素合成酶（PSY）是植物类胡萝卜素合成中起关键作用的酶，植物中类胡萝卜素的合成以及积累与此酶密切相关。近年来，在PSY基因的研究工作取得很大进展，在基因克隆方面，已分离出许多作物如辣椒、拟南芥、玉米、水稻、小麦、香蕉、黄瓜等的PSY基因。在低等植物藻类中，PSY基因包含PSY1 和PSY2 两个家族，但是高等植物唯有 PSY1 家族，不同植物的 PSY 家族含有1个或数个同源基因，大部分植物仅有一个PSY基因，而有的植物有 2 个 PSY 基 因，比如胡萝卜、烟草、番茄等。 PSY基因的特点之一就是其能在组织和器官中特异性表达，如：小麦的黄色素积累主要受PSY1基因影响、而叶片中类胡萝卜素的合成主要受PSY2影响，而PSY3则影响根中类胡萝卜素的含量[27]。在外界环境发生变化，如光照、干旱、盐、植物激素，PSY的表达会受到一定程度的影响，要么上调，要么下调表达 [812]。
当前，研究人员将番茄红素环化酶基因、黄水仙PSY基因还有细菌 Crt I 基因转入水稻，发现水稻籽粒中的类胡萝卜素含量明显提高，并且胚乳也呈现黄色，也就是所谓的“黄金大米”。另外，研究人员将枇杷PSY基因保守片段，通过病毒诱导的基因沉默技术降低了果实中 PSY 基因的表达（达55.6%），结果发现果实中呈现黄色和绿色两种颜色，类胡萝卜素含量极显著降低 ，这些结果表明 PSY 在枇杷果实中类胡萝卜素的生物合成起着正调节作用[13]。

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