發(fā)布時間：2017-08-05 05:10

  本文關(guān)鍵詞：低磷脅迫下不同玉米自交系幼苗的生長、磷素分配特征及相關(guān)響應(yīng)基因表達(dá)研究

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【摘要】：磷是植物正常生長發(fā)育所必需的大量元素之一,參與植物光合作用、呼吸作用、碳代謝、信號傳導(dǎo)和能量代謝等生理過程。據(jù)調(diào)查,世界范圍內(nèi)大量耕地有效磷缺乏,嚴(yán)重影響植物生長和作物產(chǎn)量。玉米(Zea mays L.)是一種重要的糧食作物兼飼料作物,玉米苗期是其生長的關(guān)鍵期和敏感期,磷缺乏嚴(yán)重抑制幼苗生長和后期發(fā)育。因此,對玉米苗期耐磷機制的研究不僅具有重要的科學(xué)意義,也將為農(nóng)業(yè)上耐低磷品種的篩選和培育提供重要的理論指導(dǎo)。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上,以2個玉米自交系QXN233(耐低磷型),QXH0121C(低磷敏感性)為材料,通過沙培方法進(jìn)行耐低磷特性的測定,并對這2個不同低磷耐性自交系進(jìn)行干物質(zhì)含量、根系形態(tài)和磷元素含量的檢測分析。進(jìn)一步通過Real-time PCR技術(shù),檢測了低磷脅迫應(yīng)答的相關(guān)基因ZmPht1;1(GRMZM2G070087),ZmPht1;3(GRMZM2G112377),ZMPho2;5(GRMZM2G466265),ZmPht3;5(GRMZM2G009045)。所獲得的結(jié)果如下:(1)在低磷條件下,低磷敏感型品種QXH0121C的葉片以及莖部都呈現(xiàn)嚴(yán)重的缺磷癥狀(顏色呈現(xiàn)嚴(yán)重的紫紅色)。就干物重,根冠比,根表面積,根體積,根尖數(shù)量這些指標(biāo)而言,耐低磷品種QXN233都高于敏感型品種QXH0121C。而對于磷素分配,由于玉米自交系要保證在低磷條件下的正常生長發(fā)育,因此需要將更多的磷素向地上部運輸,故而QXN233整體磷素積累較QXH0121C高,且在根系中磷素的分配比顯著低于自交系QXH0121C。(2)ZmPht1;1與ZmPht1;3都屬于Pht1磷轉(zhuǎn)運蛋白家族,含有MFS家族保守結(jié)構(gòu)域,ZmPho2;5屬于Pho磷轉(zhuǎn)運蛋白家族,含PKc和UBCc家族保守結(jié)構(gòu)域,ZmPht3;5屬于Pht3磷轉(zhuǎn)運蛋白家族,含有Mito-carr家族保守結(jié)構(gòu)域,這4個基因的編碼蛋白都與高粱的同源性較高。(3)通過熒光實時定量PCR檢測4個基因在低磷脅迫下的2個玉米自交系中的表達(dá)差異,結(jié)果顯示:1)正常供磷水平下,ZmPht1;1,ZmPht1;3在2個玉米自交系葉片中的表達(dá)量均無較明顯的變化,但低磷脅迫下,ZmPht1;1和ZmPht1;3在QXH233葉片中的基因表達(dá)量分別為QXH0121C葉中的10倍和40倍左右。2)無論低磷還是正常條件下,ZmPht3;5在QXH233根部的表達(dá)量均顯著高于其在QXH0121C中的表達(dá);同時,該基因在QXH233根部的表達(dá)受到低磷脅迫的抑制。3)低磷脅迫下,ZmPho2;5在QXH233根部顯著上調(diào)表達(dá),而在QXH0121C的根部則下調(diào)表達(dá)。并且低磷脅迫時,該基因在QXH233根部的表達(dá)量約是在QXH0121C根部的8倍�？梢钥闯錾鲜�4個磷轉(zhuǎn)運相關(guān)基因均參與了QXH233對低磷脅迫的響應(yīng)。結(jié)合磷素分配的研究結(jié)果,推測這是該自交系在低磷條件下能夠有較高的磷素積累的原因之一。本研究選取耐低磷型玉米自交系QXN233和低磷敏感的QXH0121C為材料,研究低磷、正常、高磷三個生長條件下,兩個自交系幼苗的生長及磷素的分配情況。并進(jìn)一步確定了4個磷轉(zhuǎn)運相關(guān)基因在自交系中的表達(dá)模式進(jìn)行分析,揭示了低磷脅迫對玉米自交系的生長發(fā)育的及相關(guān)基因表達(dá)的影響,進(jìn)而為尋找關(guān)鍵基因,提供了有價值的信息。這對后期挖掘和利用磷高效有關(guān)鍵的基因,從而提出玉米磷高效育種的策略具有一定的意義。
【關(guān)鍵詞】：玉米 磷脅迫 根系 磷含量 基因表達(dá)
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S513
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 磷缺乏的現(xiàn)狀9
• 1.1.1 磷對植物生長發(fā)育的作用9
• 1.1.2 土壤中磷素缺乏的現(xiàn)狀9
• 1.2 植物響應(yīng)低磷脅迫適應(yīng)性機制的研究進(jìn)展9-11
• 1.2.1 低磷脅迫對植株表型生長發(fā)育的影響9-10
• 1.2.2 低磷脅迫對植株根系的影響10-11
• 1.3 植物響應(yīng)低磷脅迫的機制11-13
• 1.3.1 磷轉(zhuǎn)運蛋白對低磷脅迫的響應(yīng)11-12
• 1.3.2 植物胚乳淀粉粒發(fā)育與磷轉(zhuǎn)運對低磷脅迫的響應(yīng)12-13
• 1.4 耐低磷品種鑒定及研究的重要性13
• 1.5 低磷脅迫下相關(guān)響應(yīng)基因的研究進(jìn)展13-14
• 1.6 本研究的目的和意義14-15
• 1.6.1 玉米耐低磷種質(zhì)匱乏14
• 1.6.2 表現(xiàn)受環(huán)境的影響較大14
• 1.6.3 耐低磷的選擇標(biāo)準(zhǔn)14-15
• 1.7 研究內(nèi)容15-17
• 1.7.1 研究思路15
• 1.7.2 研究內(nèi)容15
• 1.7.3 創(chuàng)新性15-16
• 1.7.4 技術(shù)路線16-17
• 第2章 低磷脅迫下玉米自交系幼苗生長及磷素分配特征17-23
• 2.1 引言17
• 2.2 材料與方法17-19
• 2.2.1 試驗材料17
• 2.2.2 培養(yǎng)方法17-18
• 2.2.3 測定項目與分析方法18-19
• 2.3 結(jié)果與分析19-22
• 2.3.1 低磷脅迫對不同玉米自交系苗期生長的影響19
• 2.3.2 低磷脅迫對不同玉米自交系根系的影響19-21
• 2.3.3 低磷脅迫對玉米自交系磷吸收及分配的影響21-22
• 2.4 討論22-23
• 第3章 玉米自交系低磷脅迫應(yīng)答相關(guān)基因的表達(dá)和分析23-42
• 3.1 引言23
• 3.2 材料與方法23-27
• 3.2.1 試驗材料23
• 3.2.2 培養(yǎng)方法23
• 3.2.3 藥品及試劑23
• 3.2.4 生物信息學(xué)分析方法23-24
• 3.2.5 實時熒光定量PCR測定方法24-27
• 3.3 結(jié)果與分析27-40
• 3.3.1 基因ZmPht1; 1，，ZmPht1; 3，ZmPho2;5，ZmPht3; 5 生物信息學(xué)分析27-38
• 3.3.2 ZmPht1; 1，ZmPht1; 3，ZmPho2;5，ZmPht3; 5 基因表達(dá)量分析38-40
• 3.4 討論40-42
• 第4章 結(jié)論42-44
• 參考文獻(xiàn)44-49
• 致謝49-50
• 作者簡介50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：623269