基于基因芯片数据的苜蓿抗旱相关基因克隆及功能研究

Alfalfa (Medicago sativa L.) crop is an important component of safe protein for animal feed, especially for dairy frams and artificial pasture.At same time, alfala， the first forage in China,distributed in the arid and semi-arid area,might be tolerant to drought stress. Based on the 10310 alfalfa drought resistant microarray data, we selected 10 genes without function annotation in Genbank and highly expressed by our previous work..This project aims to select 5 genes by Real-Time PCR with actin and tublin as internal control genes under different drought condition, plant tissue and cultivars in Medicago truncatula and alfalfa seedlings that cultured and treated in greenhouse. The 5 genes will be cloned by RACE and sequenced. After overexpression carrier and RNAi carrier constructed, the genes will be inserted into Agrobactium GV3101 by electroporation.Transgenic alfalfa and Medicago truncatula via Agrobactium Mediated will be evaluated under drought by relative water content (RWC) and death rate..Further more, the research will explain the 5 genes function and their drought resistant mechanism, and how these 5 genes expressed under different drought condition, plant tissue and cultivars. It will offer excellent gene resources and theoretical guide in alfalfa drought resistant gene modification.

本项目以蒺藜苜蓿和不同品种紫花苜蓿为材料，拟开展苜蓿抗旱相关基因克隆和功能研究。在前期获得苜蓿抗旱相关基因芯片数据10310个，并初步筛选出10个与抗旱相关的无功能注释高表达基因基础上，借助Real-Time PCR手段；以actin和tublin为内参基因，在不同干旱程度、不同品种、不同组织上进行干旱候选基因表达水平的差异研究，进一步筛选出5个目的基因。采用RACE法得到基因全长，测序验证目的基因，构建超表达载体和RNAi载体。应用电击法将目的基因导入农杆菌GV3101中，并通过叶盘法在紫花苜蓿和蒺藜苜蓿中转化，获得转基因植株。以相对含水量（RWC）和死亡率为指标，评价其抗旱性和目的基因的效应大小。通过测定主要抗旱生理指标，结合表达水平差异研究，阐明目的基因功能，揭示其抗旱机制。为苜蓿抗旱分子机理研究提供理论指导，为苜蓿抗旱分子改良提供优良基因资源。

紫花苜蓿是重要的抗旱牧草，是我国草牧业发展的重要物质基础。本项目以紫花苜蓿为材料，开展了抗旱相关基因克隆和功能研究。在前期基因芯片基础上，借助Real-Time PCR手段筛选出7个无功能注释高表达基因。采用RACE法得到基因全长，测序验证目的基因，构建超表达载体和RNAi载体。应用电击法将目的基因导入农杆菌GV3101中，并通过叶盘法在紫花苜蓿和蒺藜苜蓿中转化，获得转基因植株。以相对含水量（RWC）和死亡率为指标，评价其抗旱性和目的基因的效应大小。通过测定主要抗旱生理指标，结合表达水平差异研究，阐明了MsDUF，MsZEP等目的基因功能，揭示了其抗旱机制。已发表相关论文8篇，其中SCI 3篇，2个基因已发表，3基因已检测结束进行数据整理，2个基因正在进行转入。申报并授权发明专利2个，为苜蓿抗旱分子机理研究提供了理论指导，为苜蓿抗旱分子改良提供了优良基因资源。