本文關(guān)鍵詞：蘋果鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族表達(dá)及干旱條件下根系鉀吸收轉(zhuǎn)運(yùn)特性分析

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【摘要】：鉀(K+)作為重要的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一,參與植物的多個(gè)生理過程,并影響著作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。植物根系對(duì)K的吸收能力不僅受土壤中有效鉀的濃度影響,且受土壤水分條件高度調(diào)控。為了解析干旱條件下蘋果K+吸收利用特性,本文從基因水平篩選了蘋果K轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,分析了它們組織器官表達(dá)特性,并在水培試驗(yàn)條件下,運(yùn)用非損傷微側(cè)技術(shù)(Non-invasive Micro-test Technique,NMT),研究干旱(15%PEG)和低鉀脅迫下對(duì)其生理生長(zhǎng)與根部K+、H+流速的影響。主要結(jié)果如下:1.通過已存在的蘋果基因組數(shù)據(jù)庫篩選了K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,分析其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,并利用qRT-PCR檢測(cè)了其在平邑甜茶砧木中果實(shí)發(fā)育過程和各器官組織的表達(dá)特性。結(jié)果表明,在蘋果中存在65個(gè)K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,包括CHX家族(33)、HAK家族(24)、HKT家族(1)和KEA家族(7),它們與擬南芥K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因高度同源,其基因結(jié)構(gòu)相對(duì)保守,并且不均勻地分布在13條染色體上。定量表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因具有不同的表達(dá)模式,其中在根中高度表達(dá)的基因有32個(gè),在葉片中高度表達(dá)的基因有12個(gè),在莖尖中高度表達(dá)的基因有11個(gè),在果實(shí)中高度表達(dá)的基因有19個(gè)。研究結(jié)果為揭示蘋果K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的功能提供基礎(chǔ)資料。2.在水培系統(tǒng)中,利用15%PEG模擬干旱處理平邑甜茶幼苗,通過綜合生理指標(biāo),葉片相對(duì)含水量及K+含量檢測(cè)結(jié)果表明,平邑甜茶為干旱敏感植株,干旱脅迫降低了根系對(duì)K+的吸收與利用,并影響其生長(zhǎng)發(fā)育;低鉀脅迫下(K:0.05mM),根系生長(zhǎng)明顯受到抑制,根系吸收轉(zhuǎn)運(yùn)K+能力與對(duì)照組相似,K+與H+流的檢測(cè)結(jié)果也支持這一判斷;干旱低鉀脅迫(15%PEG、K:0.05mM)組在培養(yǎng)12天左右死亡,說明水分脅迫與K+的吸收有著必然的聯(lián)系。3.平邑甜茶在15%PEG誘導(dǎo)的干旱脅迫下,根系K+吸收與H+外排趨勢(shì)有不同程度的降低,當(dāng)被通道蛋白抑制劑CsCl與PM H+-ATPase抑制劑原釩酸鹽(Orthovanadate)作用時(shí),后者抑制K+吸收與H+外排程度更大,且實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果顯示,6個(gè)K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因均呈現(xiàn)上調(diào)趨勢(shì),其中來自于KUP家族的MDP0000247022響應(yīng)最為明顯,說明在旱脅迫下,K+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因被誘導(dǎo)激活,K+/H+逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要介導(dǎo)根系K+吸收;平邑甜茶對(duì)照組與低鉀脅迫組,在Cs Cl與原釩酸鹽2種抑制劑作用下,根系K+吸收與H+外排下降程度相類似,說明在空白對(duì)照與低鉀脅迫下,K+通道蛋白與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在根系K+的吸收上有著相同的貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：蘋果 鉀 干旱 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 非損傷微測(cè)
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S661.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-14
• 1.1 土壤中K素的現(xiàn)狀10
• 1.2 鉀素對(duì)植物生理生態(tài)的影響10
• 1.3 植物對(duì)鉀的吸收機(jī)理10-12
• 1.3.1 K~+的分類運(yùn)輸10-11
• 1.3.2 K~+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的生理功能11-12
• 1.3.3 鉀缺乏的感知機(jī)制12
• 1.4 干旱脅迫影響礦質(zhì)離子的吸收12-13
• 1.5 本研究的目的與意義13-14
• 第二章 蘋果K~+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的鑒定與表達(dá)分析14-27
• 2.1 材料和方法14-17
• 2.1.1 試驗(yàn)材料14-15
• 2.1.2 蘋果K~+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因序列比對(duì)15
• 2.1.3 跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)及亞細(xì)胞定位15
• 2.1.4 繪制染色體定位圖15
• 2.1.5 確定保守結(jié)構(gòu)域及構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹15
• 2.1.6 分析序列的內(nèi)含子外顯子15
• 2.1.7 RNA提取和cNDA合成15
• 2.1.8 熒光定量PCR15-17
• 2.2 結(jié)果與分析17-25
• 2.2.1 蘋果K~+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的鑒定17-20
• 2.2.2 蘋果K~+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的染色體定位20
• 2.2.3 蘋果K~+轉(zhuǎn)蛋白基因家族進(jìn)化樹的構(gòu)建20
• 2.2.4 蘋果K~+轉(zhuǎn)蛋白基因家族成員的基因結(jié)構(gòu)分析20-22
• 2.2.5 蘋果K~+轉(zhuǎn)蛋白基因的組織表達(dá)分析22-25
• 2.3 討論25-27
• 第三章 干旱低鉀脅迫下根系吸收轉(zhuǎn)運(yùn)K~+特性分析27-43
• 3.1 試驗(yàn)材料27
• 3.2 試驗(yàn)方法27-32
• 3.2.1 逆境處理27-28
• 3.2.2 生長(zhǎng)參數(shù)測(cè)定28
• 3.2.3 相對(duì)含水量測(cè)定28-29
• 3.2.4 根部指標(biāo)測(cè)定29
• 3.2.5 K~+含量測(cè)定29
• 3.2.6 NMT系統(tǒng)設(shè)置29
• 3.2.7 離子選擇性微電極的準(zhǔn)備29-30
• 3.2.8 離子選擇性微電極的校準(zhǔn)30
• 3.2.9 空白對(duì)照組K~+與H~+流速的測(cè)定30
• 3.2.10 抑制劑處理后K~+與H~+流速的測(cè)定30-31
• 3.2.11 流速數(shù)據(jù)分析31
• 3.2.12 RNA提取和cNDA合成31-32
• 3.2.13 熒光定量PCR32
• 3.3 結(jié)果與分析32-39
• 3.3.1 15%PEG、低鉀脅迫對(duì)不同基因型砧木實(shí)生苗的生理影響32-35
• 3.3.2 15%PEG、低鉀脅迫平邑甜茶砧木實(shí)生苗相對(duì)含水量的影響35
• 3.3.3 15%PEG、低鉀脅迫平邑甜茶砧木實(shí)生苗K含量的影響35-36
• 3.3.4 平邑甜茶根系掃點(diǎn)36-37
• 3.3.5 不同處理對(duì)平邑甜茶根系K~+平均流速的影響37-38
• 3.3.6 不同處理對(duì)平邑甜茶根系H~+平均流速的影響38-39
• 3.3.7 蘋果根系K轉(zhuǎn)蛋白基因的表達(dá)分析39
• 3.4 討論39-43
• 3.4.1 15%PEG模擬干旱脅迫對(duì)平邑甜茶砧木實(shí)生苗生理的影響39-40
• 3.4.2 低鉀脅迫對(duì)平邑甜茶砧木實(shí)生苗生理功能的影響40-41
• 3.4.3 干旱與低鉀脅迫下平邑甜茶根系K~+流速檢測(cè)41-42
• 3.4.4 蘋果根系K~+轉(zhuǎn)蛋白基因的表達(dá)分析42-43
• 第四章 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-50
• 致謝50-51
• 作者簡(jiǎn)介51

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本文編號(hào)：1115490