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毛尖紫萼藓(Grimmia pilifera)为紫萼藓属(Grimmia)中一种典型的旱生藓类。为了研究该藓类干旱胁迫响应的分子机制,从已构建的毛尖紫萼藓干旱cNDA文库中挑选了3条与抗旱相关的基因:光系统Ⅱ反应中心蛋白基因(GpPsbR)、渗调蛋白基因(GpOsmC)、泛素羧基末端水解酶基因(GpUCH)。GpOsmC、GpUCH基因的cDNA全长序列是通过3′-RACE技术获得的;运用生物学技术分析这3条基因的序列特征;运用荧光定量PCR技术分析它们在不同条件下的表达情况;并构建了植物表达载体,利用农杆菌介导法转入烟草并测定T1代植株的生理生化指标。主要研究结果如下:(1)提取毛尖紫萼藓总RNA并反转录获得cDNA,经3′-RACE技术获得了GpOsmC、GpUCH基因的全长序列。根据这3条基因的ORF分别设计相对应的特异性引物,经PCR扩增得到与预期相似的目的片段,与克隆载体pMD18-T simple成功连接。(2)通过生物信息学分析,结果显示GpPsbR基因全长423 bp,CDS区144 bp,同源对比和系统发育树显示,GpPsbR蛋白与小立碗藓预测蛋白聚在一支,一致性最高为86%;GpOsmC基因全长658 bp,CDS区480 bp,编码159个氨基酸残基,同源对比显示与小立碗藓预测蛋白一致性高达80%;GpUCH基因全长871 bp,CDS区711 bp,编码氨基酸残基数为236个,同源对比与系统发育树显示,GpUCH蛋白也与小立碗藓预测蛋白聚在一支,一致性高达81%。(3)利用实时荧光定量PCR技术分析GpPsbR、GpOsmC、GpUCH基因在干旱和复水条件下的表达情况,结果表明这3条基因在不同的胁迫时间下呈现不同的变化趋势。这3条基因的表达特性具有相似处,即在复水60 min时表达量最大,而在复水6 h时表达量下降,随着复水时间的增加,基因的表达量又平稳上升。在快速干旱过程中,这3条基因初期的表达受抑制,而在干旱30 min后表达量大幅上升。结果显示这3条基因可能参与毛尖紫萼藓抵抗逆境胁迫的应答。(4)以pRI101-AN为基础构建了植物表达载体,并采用农杆菌介导法将GpPsbR、GpOsmC、GpUCH基因转到烟草中,分别获得了66株、68株、72株具有卡那霉素抗性的植株,选取T1代植株的15株PCR验证呈阳性的进行功能验证。同时对T1代植株进行干旱胁迫处理,并测定有关的生理生化指标,测定结果发现转基因植株在一定程度上提高了抗旱性。