發(fā)布時間：2018-04-24 16:11

  本文選題：PHT + 杉木��； 參考：《福建農(nóng)林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：杉木(Cunningia lanceolata)是我國特有的針葉速生用材樹種,其生長發(fā)育受營養(yǎng)元素磷的影響較大。由于南方酸性土壤對磷的強(qiáng)烈化學(xué)固定作用,導(dǎo)致土壤有效磷極度缺乏,杉木生長受到抑制。長期以來多代連栽的培育方式又加劇了杉木林地土壤磷營養(yǎng)的缺乏,因此研究篩選磷高利用效杉木良種顯得十分迫切。雖然近年來對磷高效利用杉木進(jìn)行了大量的研究,取得了一些研究成果,但目前的研究大多集中在杉木木根系構(gòu)型、脅迫生理響應(yīng)、土壤肥力維持及林分營養(yǎng)循環(huán)等方面,主要是通過杉木生理生化過程的測定來進(jìn)行研究的。由于受全基因組和轉(zhuǎn)錄組等序列信息的限制,目前仍缺乏對杉木磷高效利用的分子機(jī)制方面的研究,特別是對杉木磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的克隆和功能研究報道極少,對杉木感受、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)土壤磷并調(diào)控其體內(nèi)磷素分配的分子機(jī)制還不清楚。植物對土壤無機(jī)磷的吸收是主要依賴于Pht磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因來實(shí)現(xiàn)的,探討杉木磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白關(guān)鍵基因的結(jié)構(gòu)和功能,揭示杉木磷素營養(yǎng)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制,對于選育磷高利用效杉木良種和提高杉木對土壤磷素的利用效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。有鑒于此,本論文選用導(dǎo)師課題組前期研究篩選出的磷高效利用的4、25、32號杉木無性系為試驗(yàn)材料,利用RACE和熒光定量PCR技術(shù)對杉木高親和磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因ClPht1;1進(jìn)行了全長克隆、亞細(xì)胞定位和低磷脅迫下的時空表達(dá)分析;使用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)建立了 32號杉木無性系根、莖、葉轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫,并對轉(zhuǎn)錄組中的磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因進(jìn)行了篩選和功能注釋;對注釋的2個杉木磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因c200084_g1和c221441_g1進(jìn)行了全長克隆和低磷脅迫下的時空表達(dá)分析。主要研究結(jié)果如下:1、使用RACE技術(shù)克隆獲得一個杉木磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Pht1基因,命名為ClPht1;1(GenBank登錄號:KX302006)。基因序列編碼區(qū)長1967bp,編碼545aa的蛋白質(zhì),其原子組成為C2750H4198N698O751S28,分子量為59.95kDa,等電點(diǎn)為9.04,不穩(wěn)定系數(shù)為33.44,為穩(wěn)定蛋白;脂肪系數(shù)為82.57,總平均親水性0.226,判斷為疏水性蛋白。ClPht1;1所編碼蛋白具有Pht1基因家族的典型結(jié)構(gòu),與日本柳杉等磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因具有高度同源性。亞細(xì)胞定位存在于細(xì)胞質(zhì)中,在高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有點(diǎn)狀分布,可以排除在細(xì)胞核、細(xì)胞膜和葉綠體上的可能性。2、ClPht1;1基因與PHT1家族基因表達(dá)特征相同,主要在杉木的根部表達(dá),在葉片中的表達(dá)量較低;在不同磷利用效率的杉木家系中表達(dá)量存在較大差異,同時ClPht1;1基因的表達(dá)受低磷脅迫的誘導(dǎo),缺磷脅迫下ClPht1;1基因表達(dá)量明顯升高,恢復(fù)供磷后ClPht1;1基因表達(dá)量明顯降低,且脅迫程度越高,表達(dá)變化越顯著。3、通過對轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)過濾去雜,從杉木根、莖、葉序列中分別獲得 76,829,210 個、82,165,990 個及 77,534,078 個 Clean reads,重新組裝拼接后共獲得413,806個Unigenes,平均長度為520bp。共有109,596個杉木Unigenes在NR數(shù)據(jù)庫中被注釋,75.0%的映射序列具有很強(qiáng)的同源性,17.8%的Unigenes具有超過80%的相似性;基于物種分布分析,杉木Unigenes與高裸子植物北美云杉和無油樟的序列分別有7.5%和2.9%的匹配度。共有148,466個Unigenes在GO數(shù)據(jù)庫中被注釋,其中727,287個預(yù)測基因至少有一個GO功能注釋信息;共有92,001個Unigenes在KOG數(shù)據(jù)庫中具有具體的蛋白功能定義;共有57,042個Unigenes在KEGG數(shù)據(jù)庫中存在有意義的匹配,同時存在132個KEGG代謝通路。通過Unigene數(shù)據(jù)庫的基因功能注釋,共有49個基因被確認(rèn)具有無機(jī)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)功能,其中25個基因被注釋為參與無機(jī)磷酸鹽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)活動。4、對杉木c200084_g1和c221441_g1兩條基因進(jìn)行克隆分別得到1634bp和1753bp的全長序列,由386和487個氨基酸組成。蛋白理化性質(zhì)顯示兩個基因編碼蛋白分子量分別為43.49kDa和53.06 kDa,等電點(diǎn)分別為5.60和5.27,c200084_g1為不穩(wěn)定、親水性蛋白,c221441_g1為穩(wěn)定、親水性蛋白,兩個基因編碼蛋白均沒有信號肽,都不是分泌型蛋白。c200084_g1基因編碼蛋白有一個跨膜區(qū)域,二級結(jié)構(gòu)中無規(guī)則卷曲Loop環(huán)所占比例最多為50.26%,c221441_g1編碼蛋白有兩個跨膜區(qū)域,二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋占比最大為49.9%。杉木c200084_g1基因BLAST結(jié)果顯示與其他植物基因同源性大多在80%以上,編碼蛋白序列比對一致性為90.96%。c221441_g1基因BLAST結(jié)果同源性較低,大多在40%左右,序列比對有66.33%的一致性。5、c200084_g1基因在杉木根系表達(dá)量比較高,不同家系間根莖葉中表達(dá)量相差不大,同時其表達(dá)不受低磷脅迫誘導(dǎo)。c221441_g1基因在根中的表達(dá)量要遠(yuǎn)高于莖和葉,隨著不同家系杉木磷利用效率的增強(qiáng)表達(dá)量升高,且該基因受低磷誘導(dǎo)表達(dá)。我們推測c200084_g1和c221441_g1可能參與植物體內(nèi)有機(jī)磷化合物的代謝活動,c200084_g1基因可能具有部分植物細(xì)胞壁中有機(jī)磷的攜帶和轉(zhuǎn)運(yùn)功能,c221441_g1基因可能在植物體內(nèi)脫磷酸化作用過程中具有有機(jī)磷的轉(zhuǎn)運(yùn)功能,具體的功能還需要進(jìn)一步的挖掘研究。
[Abstract]:This paper studies the structure and function of phosphorus transport protein of Chinese fir by using RACE and fluorescence quantitative PCR technique . It is very urgent to study the molecular mechanism of phosphorus transport in Chinese fir . A total of 148,466 Unigenes were expressed in the roots of Chinese fir . The results showed that the expression of ClPht1 and 1 was significantly lower than that of Japanese cedar . At the same time , there were 148,466 Unigenes which had high homology with the genes of PHT1 family . The expression of c200084 _ g1 gene in roots of Chinese fir is much higher than that of stem and leaf . The c200084 _ g1 gene may be involved in the metabolism of organophosphorus compounds in plants . The c200084 _ g1 gene may be involved in the metabolism of organophosphorus compounds in plants . The c200084 _ g1 gene may have the function of translocation and transport of organic phosphorus in the plant cell wall .

【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S791.27

【參考文獻(xiàn)】

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9 梅輝堅(jiān);杉木生物量分配及根系可塑性對異質(zhì)供磷的響應(yīng)[D];福建農(nóng)林大學(xué);2011年

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本文編號：1797335