曹玉曼:蒺藜苜蓿磷转运体基因MtPT5和MtPT6功能研究论文

曹玉曼:蒺藜苜蓿磷转运体基因MtPT5和MtPT6功能研究论文

本文主要研究内容

作者曹玉曼(2019)在《蒺藜苜蓿磷转运体基因MtPT5和MtPT6功能研究》一文中研究指出:磷是植株生长发育所需的大量元素之一,土壤缺磷常常成为农业生产中的限制因素。然而,磷矿资源是不可再生的,随着全球范围内对磷资源的消耗日益加剧,提高植物对磷的吸收能力和利用效率迫在眉睫。高亲和性磷转运体PHT1家族在磷吸收和转运过程中发挥重要作用,近年来对植物PHT1家族基因功能的研究备受关注。植物与微生物共生对农业和生态系统的可持续发展具有重要作用,例如丛枝菌根真菌、根瘤菌与植物的共生,已有很多研究表明PHT1家族基因在植物与丛枝菌根真菌共生过程中发挥着不可替代的作用,同时可以促进植物对磷的吸收,但是关于该家族基因在根瘤菌与豆科植物共生过程中的作用研究较少。本研究首先通过qRT-PCR技术研究蒺藜苜蓿PT1家族各成员在低磷胁迫下的地上部分、根和根瘤组织中的表达模式;利用PCR技术成功克隆了蒺藜苜蓿R108磷转运体MtPT5和MtPT6基因,构建了可用于基因亚细胞定位和过表达研究的载体,并成功将其在拟南芥突变体pht1.1和pht1.4以及紫花苜蓿SY4D中过表达,通过对拟南芥和R108转基因植株的研究分析目的基因的功能;同时将目的基因启动子与UdiA基因在R108根部融合表达,利用GUS染色方法分析目的基因在R108根和根瘤内的表达模式。主要研究结果如下:1.通过NCBI网站序列比对发现蒺藜苜蓿PT1家族并非以前报道的具有5个成员,而是11个成员。在正常磷水平和低磷处理条件下,通过qRT-PCR技术可以检测到PT1家族中7个基因的表达量,大部分基因在根中都有表达,并且除了根瘤中的MtPT7基因外,所有的基因都响应低磷胁迫处理,其中MtPT5和MtPT6基因在根瘤中表达量较高且响应低磷胁迫最为显著。2.蛋白系统发育分析发现MtPT6蛋白与蒺藜苜蓿PT1家族其他成员亲缘关系较远,可能在根瘤的发育过程中具有独特的功能。3.具体测定低磷胁迫下根瘤组织内磷含量变化与MtPT5和MtPT6基因表达量的变化发现,在低磷胁迫的前三天根瘤内磷含量下降最快,之后越来越缓慢,MtPT5基因表达量在根瘤磷含量下降的过程中越来越高,MtPT6基因表达量虽然有一定的波动,但始终显著高于未受胁迫前的表达量,说明这两个基因可能与根瘤内磷稳态的维持有关。4.本研究成功构建了MtPT5和MtPT6基因的亚细胞定位表达载体,在烟草中的亚细胞定位研究表明两个基因均在细胞质膜上表达。5.MtPT6基因在酵母突变株EY1707中异源表达,可以促进菌株的生长,表明该基因编码的蛋白具有磷转运功能。6.将MtPT5和MtPT6基因在拟南芥突变体pht1.1和pht1.4中过表达,转基因植株对无机磷类似物砷酸盐处理更敏感,同时MtPT6基因过表达可以提高pht1.1植株在高磷条件下的磷含量,说明这两个基因可以提高植株的磷吸收能力。7.对MtPT5和MtPT6基因的启动子序列分析发现,这两个基因的启动子上都含有磷响应作用元件,同时都含有多个与基因在根部表达有关的调控序列;通过将MtPT5和MtPT6基因的启动子与UdiA基因融合表达并进行GUS染色发现,MtPT5基因主要在幼嫩根的根尖、维管束和根瘤组织表达,而在较老根的维管束组织几乎不表达,低磷胁迫下MtPT5基因的表达上调,在表皮和皮层组织也强烈表达;MtPT6基因的表达受低磷胁迫诱导,并且该基因主要在根尖和根部的维管束组织表达,低磷胁迫下皮层中也有少量表达,在根瘤内主要在维管束组织表达,且低磷条件下表达量明显增强,说明这两个基因不仅在植株对磷的吸收和转运过程中发挥作用,而且可能促进磷从根向根瘤内的转运。8.本研究通过根癌农杆菌介导成功将MtPT6基因转化至紫花苜蓿中,经过组织培养,获得了完整的紫花苜蓿转基因植株,为紫花苜蓿耐低磷性状遗传改良提供了新的材料。综上所述,本研究成功鉴定了蒺藜苜蓿PT1家族各基因在正常磷水平和低磷水平条件下各组织中的表达模式,并成功克隆了在根瘤中表达量较高且响应低磷处理的两个基因MtPT5和MtPT6,发现这两个基因可以促进转基因拟南芥对磷的吸收,而且MtPT5和MtPT6基因在低磷胁迫下可能通过促进磷从根向根瘤内的运输,维持根瘤内的磷稳态,并获得了紫花苜蓿转基因植株。

Abstract

lin shi zhi zhu sheng chang fa yo suo xu de da liang yuan su zhi yi ,tu rang que lin chang chang cheng wei nong ye sheng chan zhong de xian zhi yin su 。ran er ,lin kuang zi yuan shi bu ke zai sheng de ,sui zhao quan qiu fan wei nei dui lin zi yuan de xiao hao ri yi jia ju ,di gao zhi wu dui lin de xi shou neng li he li yong xiao lv pai zai mei jie 。gao qin he xing lin zhuai yun ti PHT1jia zu zai lin xi shou he zhuai yun guo cheng zhong fa hui chong yao zuo yong ,jin nian lai dui zhi wu PHT1jia zu ji yin gong neng de yan jiu bei shou guan zhu 。zhi wu yu wei sheng wu gong sheng dui nong ye he sheng tai ji tong de ke chi xu fa zhan ju you chong yao zuo yong ,li ru cong zhi jun gen zhen jun 、gen liu jun yu zhi wu de gong sheng ,yi you hen duo yan jiu biao ming PHT1jia zu ji yin zai zhi wu yu cong zhi jun gen zhen jun gong sheng guo cheng zhong fa hui zhao bu ke ti dai de zuo yong ,tong shi ke yi cu jin zhi wu dui lin de xi shou ,dan shi guan yu gai jia zu ji yin zai gen liu jun yu dou ke zhi wu gong sheng guo cheng zhong de zuo yong yan jiu jiao shao 。ben yan jiu shou xian tong guo qRT-PCRji shu yan jiu ji li mu xu PT1jia zu ge cheng yuan zai di lin xie pai xia de de shang bu fen 、gen he gen liu zu zhi zhong de biao da mo shi ;li yong PCRji shu cheng gong ke long le ji li mu xu R108lin zhuai yun ti MtPT5he MtPT6ji yin ,gou jian le ke yong yu ji yin ya xi bao ding wei he guo biao da yan jiu de zai ti ,bing cheng gong jiang ji zai ni na gai tu bian ti pht1.1he pht1.4yi ji zi hua mu xu SY4Dzhong guo biao da ,tong guo dui ni na gai he R108zhuai ji yin zhi zhu de yan jiu fen xi mu de ji yin de gong neng ;tong shi jiang mu de ji yin qi dong zi yu UdiAji yin zai R108gen bu rong ge biao da ,li yong GUSran se fang fa fen xi mu de ji yin zai R108gen he gen liu nei de biao da mo shi 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :1.tong guo NCBIwang zhan xu lie bi dui fa xian ji li mu xu PT1jia zu bing fei yi qian bao dao de ju you 5ge cheng yuan ,er shi 11ge cheng yuan 。zai zheng chang lin shui ping he di lin chu li tiao jian xia ,tong guo qRT-PCRji shu ke yi jian ce dao PT1jia zu zhong 7ge ji yin de biao da liang ,da bu fen ji yin zai gen zhong dou you biao da ,bing ju chu le gen liu zhong de MtPT7ji yin wai ,suo you de ji yin dou xiang ying di lin xie pai chu li ,ji zhong MtPT5he MtPT6ji yin zai gen liu zhong biao da liang jiao gao ju xiang ying di lin xie pai zui wei xian zhe 。2.dan bai ji tong fa yo fen xi fa xian MtPT6dan bai yu ji li mu xu PT1jia zu ji ta cheng yuan qin yuan guan ji jiao yuan ,ke neng zai gen liu de fa yo guo cheng zhong ju you du te de gong neng 。3.ju ti ce ding di lin xie pai xia gen liu zu zhi nei lin han liang bian hua yu MtPT5he MtPT6ji yin biao da liang de bian hua fa xian ,zai di lin xie pai de qian san tian gen liu nei lin han liang xia jiang zui kuai ,zhi hou yue lai yue huan man ,MtPT5ji yin biao da liang zai gen liu lin han liang xia jiang de guo cheng zhong yue lai yue gao ,MtPT6ji yin biao da liang sui ran you yi ding de bo dong ,dan shi zhong xian zhe gao yu wei shou xie pai qian de biao da liang ,shui ming zhe liang ge ji yin ke neng yu gen liu nei lin wen tai de wei chi you guan 。4.ben yan jiu cheng gong gou jian le MtPT5he MtPT6ji yin de ya xi bao ding wei biao da zai ti ,zai yan cao zhong de ya xi bao ding wei yan jiu biao ming liang ge ji yin jun zai xi bao zhi mo shang biao da 。5.MtPT6ji yin zai jiao mu tu bian zhu EY1707zhong yi yuan biao da ,ke yi cu jin jun zhu de sheng chang ,biao ming gai ji yin bian ma de dan bai ju you lin zhuai yun gong neng 。6.jiang MtPT5he MtPT6ji yin zai ni na gai tu bian ti pht1.1he pht1.4zhong guo biao da ,zhuai ji yin zhi zhu dui mo ji lin lei shi wu shen suan yan chu li geng min gan ,tong shi MtPT6ji yin guo biao da ke yi di gao pht1.1zhi zhu zai gao lin tiao jian xia de lin han liang ,shui ming zhe liang ge ji yin ke yi di gao zhi zhu de lin xi shou neng li 。7.dui MtPT5he MtPT6ji yin de qi dong zi xu lie fen xi fa xian ,zhe liang ge ji yin de qi dong zi shang dou han you lin xiang ying zuo yong yuan jian ,tong shi dou han you duo ge yu ji yin zai gen bu biao da you guan de diao kong xu lie ;tong guo jiang MtPT5he MtPT6ji yin de qi dong zi yu UdiAji yin rong ge biao da bing jin hang GUSran se fa xian ,MtPT5ji yin zhu yao zai you nen gen de gen jian 、wei guan shu he gen liu zu zhi biao da ,er zai jiao lao gen de wei guan shu zu zhi ji hu bu biao da ,di lin xie pai xia MtPT5ji yin de biao da shang diao ,zai biao pi he pi ceng zu zhi ye jiang lie biao da ;MtPT6ji yin de biao da shou di lin xie pai you dao ,bing ju gai ji yin zhu yao zai gen jian he gen bu de wei guan shu zu zhi biao da ,di lin xie pai xia pi ceng zhong ye you shao liang biao da ,zai gen liu nei zhu yao zai wei guan shu zu zhi biao da ,ju di lin tiao jian xia biao da liang ming xian zeng jiang ,shui ming zhe liang ge ji yin bu jin zai zhi zhu dui lin de xi shou he zhuai yun guo cheng zhong fa hui zuo yong ,er ju ke neng cu jin lin cong gen xiang gen liu nei de zhuai yun 。8.ben yan jiu tong guo gen ai nong gan jun jie dao cheng gong jiang MtPT6ji yin zhuai hua zhi zi hua mu xu zhong ,jing guo zu zhi pei yang ,huo de le wan zheng de zi hua mu xu zhuai ji yin zhi zhu ,wei zi hua mu xu nai di lin xing zhuang wei chuan gai liang di gong le xin de cai liao 。zeng shang suo shu ,ben yan jiu cheng gong jian ding le ji li mu xu PT1jia zu ge ji yin zai zheng chang lin shui ping he di lin shui ping tiao jian xia ge zu zhi zhong de biao da mo shi ,bing cheng gong ke long le zai gen liu zhong biao da liang jiao gao ju xiang ying di lin chu li de liang ge ji yin MtPT5he MtPT6,fa xian zhe liang ge ji yin ke yi cu jin zhuai ji yin ni na gai dui lin de xi shou ,er ju MtPT5he MtPT6ji yin zai di lin xie pai xia ke neng tong guo cu jin lin cong gen xiang gen liu nei de yun shu ,wei chi gen liu nei de lin wen tai ,bing huo de le zi hua mu xu zhuai ji yin zhi zhu 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自西北农林科技大学的曹玉曼,发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文,是一篇关于蒺藜苜蓿论文,磷转运体论文,紫花苜蓿论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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