摘要
甜菜（Beta vulgaris L.）属藜科二年生草本植物，是世界上第二大制糖来源，作为制糖作物具有重要的商业价值。由于气候变化，甜菜受到不利的环境影响，导致减产和质量不高，利用转基因技术对植物进行遗传改良，成为当下快速及有效的方法之一。蔗糖非发酵相关蛋白激酶2（Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase2，SnRK2）是植物特有的，在植物生长发育、抵抗生物和非生物胁迫方面发挥着重要作用。先前已有大量报道记载了对不同作物SnRK2相关功能的研究进展，而对甜菜SnRK2的研究尚未见报道。鉴于此，为探究甜菜SnRK2s家族成员特性及响应非生物胁迫的功能，本论文研究使用生物信息学技术分析了甜菜SnRK2s家族；采用实时定量PCR（qRT-PCR）技术分析不同处理下甜菜不同组织中BvSnRK2s家族成员的表达水平。其次，根据已知序列克隆BvSnRK2s全长cDNA序列，构建超表达载体pEG100-BvSnRK2s，采用农杆菌介导法，将pEG100-BvSnRK2.1导入烟草植株中，以实现所克隆BvSnRK2.1基因的超表达。最后，对转基因植株进行功能分析。主要取得了如下结果： （1）通过对拟南芥模式植物的SnRK2进行同源比对以及保守结构域筛选等方式，在甜菜中共计获得6个SnRK2s基因，且BvSnRK2s的CDS（coding sequence）长度在1008bp（BvSnRK2.1）至1095bp（BvSnRK2.6）；等电点（Isoelectric point，pI）从4.85~5.73，表明BvSnRK2为酸性；总平均亲水性（Grand average of hydropathicity，GRAVY）均为负值，表明BvSnRK2s蛋白是亲水蛋白。系统发育分析表明，根据是否受ABA诱导，将SnRK2分为组Ⅰ（BvSnRK2.2和-3）、组Ⅱ（BvSnRK2.1和-4）和组Ⅲ（BvSnRK2.5和-6），并且除BvSnRK2.4含8个外显子以外，其余均含有9个外显子，表明BvSnRK2s外显子/内含子结构是相对保守的。启动子顺式作用元件分析，其含有激素相关元件、光响应元件和胁迫响应元件，表明BvSnRK2s可能受不同胁迫的诱导。 （2）通过qRT-PCR技术分析了6个BvSnRK2s基因在干旱和盐处理下的表达情况，发现BvSnRK2s在甜菜叶和根中均有所表达。在盐处理下，100mmol/L NaCl诱导了叶和根中大多数BvSnRK2s基因的上调表达；在干旱处理下，6个基因叶中的表达量相对较高。表明BvSnRK2s在不同处理下的表达在不同的浓度下呈现多种模式。 （3）依据甜菜已知序列设计BvSnRK2s不同基因引物，从甜菜中克隆了6个BvSnRK2s基因的CDS序列，并成功构建了6个过表达载体并命名为pEG100-BvSnRK2.1至pEG100-BvSnRK2.6。 （4）通过农杆菌介导法获得了T1代过表达BvSnRK2.1的转基因烟草。表型统计表明，在干旱和NaCl处理下，转基因烟草的根系比野生型烟草长。生理实验结果表明，转基因烟草其叶片相对含水量增加、丙二醛含量降低以及叶绿素含量升高等，从而提高转基因烟草的抗逆性。 综上所述，本论文研究通过对甜菜SnRK2s基因家族进行生物信息学分析、表达模式分析，通过克隆甜菜6个BvSnRK2s的全长CDS序列以及对转基因烟草进行功能分析，验证了甜菜BvSnRK2.1基因的功能，为培育其他抗逆性更强的作物品种提供一定理论依据。
NETL