甘蔗（Saccharum spp.）是最重要的糖料作物和能源作物,具有光合效率高、生物量高的特點,主要生長在熱帶及亞熱帶地區(qū)。在這兩個地區(qū),有將近1/3或1.7億公頃土壤呈酸性,Mg²⁺與帶負電荷的土壤膠體結(jié)合能力較弱,并且由于其獨特的化學(xué)性質(zhì),使得可交換性的Mg²⁺從土壤中流失,從而造成甘蔗產(chǎn)區(qū)普遍缺鎂。盡管缺鎂對甘蔗產(chǎn)量影響研究已有報道,但是甘蔗響應(yīng)鎂饑餓（完全缺鎂）脅迫的分子機制未見報道。本研究首先通過比較基因組學(xué),從甘蔗割手密種中鑒定出10個鎂離子轉(zhuǎn)運子（Magnesium transporter,MGT）,然后進行系統(tǒng)發(fā)育演化分析,利用不同組織和發(fā)育時期的表達譜數(shù)據(jù)比較分析,最后通過沙門氏突變株MM281以及煙草GFP亞細胞定位驗證MGT基因的功能。為進一步探究甘蔗響應(yīng)缺鎂脅迫分子機制,對三個甘蔗原始種高貴種、大莖野生種以及割手密種進行模擬缺鎂處理,并對處理材料進行表型觀察與生理生化分析以及轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,初步構(gòu)建了甘蔗響應(yīng)缺鎂脅迫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。主要研究結(jié)果如下:（1）通過比較基因組學(xué)手段,以水稻、玉米、擬南芥以及高粱的MGT作為參考序列... 

【文章來源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
縮略詞表
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1 甘蔗概述
        1.1 甘蔗生物特性及用途
        1.2 甘蔗屬的分類和起源
        1.3 甘蔗屬基因組研究進展
    2 鎂營養(yǎng)
        2.1 鎂元素化學(xué)性質(zhì)
        2.2 植物與鎂
    3 植物缺鎂脅迫響應(yīng)機制
    4 鎂離子轉(zhuǎn)運體（MGT）基因家族的分類與功能研究
    5 本研究目的及意義
第二章 甘蔗MGT家族的鑒定及演化分析
    1 實驗材料
    2 實驗方法
        2.1 甘蔗MGT基因家族鑒定與理化性質(zhì)預(yù)測
        2.2 MGT基因家族系統(tǒng)演化分析與基因結(jié)構(gòu)比較
    3 實驗結(jié)果與分析
        3.1 甘蔗割手密種MRS2/MGT基因家族鑒定
        3.2 甘蔗割手密種MRS2/MGT基因家族選擇壓力分析
        3.3 不同物種之間MGTs演化分析
        3.4 甘蔗MGTs與其他物種MGTs基因結(jié)構(gòu)分析
        3.5 MGT基因家族演化年限分析
    4 討論
第三章 甘蔗MGT基因家族表達分析
    1 實驗材料
        1.1 不同發(fā)育時期甘蔗葉片取樣
        1.2 晝夜節(jié)律實驗甘蔗材料
        1.3 不同發(fā)育時期甘蔗葉片取樣
        1.4 赤霉素與脫落酸處理甘蔗后取樣
    2 實驗試劑與儀器
        2.1 實驗試劑
        2.2 實驗儀器
    3 實驗方法
        3.1 不同生長時期不同組織RNA提取
        3.2 甘蔗RNA文庫的構(gòu)建
        3.3 甘蔗RNA-seq分析
        3.4 RT-qPCR驗證甘蔗MGT基因家族表達量
    4 結(jié)果與分析
        4.1 MGT在割手密和高貴種各發(fā)育階段組織表達模式分析
        4.2 激素處理下甘蔗MGTs表達模式分析
        4.3 甘蔗MGTs基因晝夜節(jié)律表達分析
        4.4 甘蔗MGTs在不同葉段發(fā)育梯度下的表達模式分析
        4.5 MGT基因轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)RT-qPCR驗證
    5 討論
第四章 甘蔗MGT基因功能驗證
    1 實驗材料試劑及儀器
        1.1 植物材料
        1.2 菌株與質(zhì)粒
        1.3 酶及主要試劑
        1.4 主要儀器
        1.5 培養(yǎng)基
    2 實驗方法
        2.1 甘蔗葉片總RNA提取
        2.2 c DNA合成
        2.3 甘蔗MGT基因cDNA克隆的引物設(shè)計
        2.4 甘蔗MGT基因cDNA的克隆
        2.5 PCR產(chǎn)物膠回收
        2.6 甘蔗MGT基因原核表達載體的構(gòu)建
        2.7 使用Gateway構(gòu)建GFP表達載體
        2.8 MM281 熱激法感受態(tài)細胞的制備
        2.9 重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化（熱激法）、陽性克隆的篩選與鑒定
        2.10 農(nóng)桿菌GV3101 轉(zhuǎn)化
        2.11 大腸桿菌質(zhì)粒提取
        2.12 甘蔗MGT基因亞細胞定位分析
    3 結(jié)果與分析
        3.1 原核表達載體的構(gòu)建
        3.2 甘蔗MGT功能互補MM281 細菌突變株
        3.3 甘蔗MGT基因亞細胞定位
    4 討論
第五章 甘蔗鎂饑餓轉(zhuǎn)錄組動力學(xué)分析
    1 實驗材料
    2 實驗試劑及儀器
        2.1 實驗試劑
        2.2 實驗儀器
    3 實驗方法
        3.1 霍格蘭（Hoagland）營養(yǎng)液配制
        3.2 鎂脅迫處理實驗設(shè)計
        3.3 凈光合效率的測定
        3.4 葉綠素含量的檢測
        3.5 木質(zhì)素含量檢測
        3.6 甘蔗樣品RNA提取與文庫構(gòu)建
        3.7 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析
    4 實驗結(jié)果與分析
        4.1 不同鎂濃度處理下3個甘蔗原始種表型鑒定
        4.2 不同鎂濃度處理下甘蔗葉片生理生化分析
        4.3 各鎂濃度處理下甘蔗根部木質(zhì)素含量測定
        4.4 轉(zhuǎn)錄組測序與比對結(jié)果分析
        4.5 樣品間相關(guān)性分析
        4.6 差異表達分析
        4.7 差異表達基因功能富集
        4.8 差異基因KEGG通路分析
        4.9 3個甘蔗種差異表達基因功能分析
        4.10 差異基因RT-qPCR驗證
    5 討論與小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻
附錄A
攻讀碩士學(xué)位期間主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]轉(zhuǎn)SoSUT5基因甘蔗的生長特性[J]. 王露蓉,黃嬋,顧彩彩,宋奇琦,楊麗濤,邢永秀,農(nóng)友業(yè),李楊瑞.  南方農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2018(05)
[2]蛋白質(zhì)亞細胞定位實驗課程在細胞生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 宋潔瓊,包曙光,李魯華,朱士鋒,門淑珍.  中國細胞生物學(xué)學(xué)報. 2017(03)
[3]Magnesium deficiency in plants:An urgent problem[J]. Wanli Guo,Hussain Nazim,Zongsuo Liang,Dongfeng Yang.  The Crop Journal. 2016(02)
[4]甘蔗的起源和進化[J]. 楊翠鳳,楊麗濤,李楊瑞.  南方農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2014(10)
[5]甘蔗栽培技術(shù)[J]. 陳見林.  農(nóng)村實用技術(shù). 2014(08)
[6]生物鎂離子轉(zhuǎn)運體研究進展[J]. 叢悅璽,駱東峰,陳坤明,蔣立希,郭萬里.  農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報. 2012(07)
[7]割手密種質(zhì)資源研究進展[J]. 常丹,鄢家俊,白史且,梁緒振,干友民,李達旭,游明鴻,楊富裕,張?zhí)N薇.  草業(yè)科學(xué). 2011(04)
[8]我國甘蔗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 劉海清.  中國熱帶農(nóng)業(yè). 2009(01)
[9]擬南芥AtMGT3基因轉(zhuǎn)運功能研究[J]. 鄧沛怡,田連福,陳鍵,欒升,李東屏.  生命科學(xué)研究. 2007(04)
[10]鎂與植物[J]. 許濤,賀春寶.  山西農(nóng)業(yè). 2003(11)

博士論文
[1]PEG脅迫下的甘蔗RNA-Seq定量分析與差異表達基因鑒定[D]. 郭晉隆.福建農(nóng)林大學(xué) 2013
[2]擬南芥AtMGT6的Mg2+轉(zhuǎn)運功能研究[D]. 毛丹丹.湖南師范大學(xué) 2011

碩士論文
[1]甘蔗SWEET基因家族的演化與功能分析[D]. 胡偉長.福建農(nóng)林大學(xué) 2017



本文編號：3160164