發(fā)布時(shí)間：2017-08-08 02:22

  本文關(guān)鍵詞：野生二粒小麥耐鹽性鑒定及TtHKT1;5基因克隆與生物信息學(xué)分析

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【摘要】：小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一,提供了全世界上約21%的能量消耗。鹽脅迫是全世界范圍內(nèi)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素,全球氣候變暖,環(huán)境惡化和不合理的灌溉更加劇了土壤鹽漬化,給小麥生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。在我國,耕地面積逐年遞減,人口數(shù)量不斷增加,因此開發(fā)利用鹽堿地,改良鹽堿土壤,種植和培育耐鹽植物是提高鹽堿地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最有效方式。普通小麥的四倍體祖先野生二粒小麥發(fā)源地“新月沃土”地帶自然環(huán)境豐富多樣,自然生長的野生二粒小麥也表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性和表型的多樣性,是栽培小麥遺傳改良的重要種質(zhì)資源和基因庫。因此,利用野生二粒小麥來提高小麥耐鹽性對(duì)培育優(yōu)異耐鹽小麥新品種具有重要意義。本試驗(yàn)中我們對(duì)45份小麥材料,其中包括30份野生二粒小麥材料,13份硬粒小麥,1份血麥,1份中國春進(jìn)行耐鹽性鑒定,從中篩選出耐鹽材料;在此基礎(chǔ)上,選擇鑒定獲得耐鹽品系B5和鹽敏感品種A9為材料,同源克隆了其耐鹽關(guān)鍵基因TtHKT8-B1,并比較這兩個(gè)品種中該基因的差異。主要研究結(jié)果如下:1.芽期耐鹽性鑒定發(fā)現(xiàn),在150mM Na Cl處理下,幼苗的根長和株高兩個(gè)指標(biāo)對(duì)鹽脅迫最敏感,發(fā)芽率受到的影響較小,這可能是發(fā)芽時(shí)主要依靠種子本身營養(yǎng),對(duì)外界營養(yǎng)依賴較小的緣故。綜合芽期發(fā)芽率鹽害指數(shù)、根長鹽害指數(shù)、株高鹽害指數(shù)我們得到芽期綜合鹽害隸屬函數(shù)值,在所有參試材料中B1、A4、B6、B7芽期綜合鹽害隸屬函數(shù)值較小,低于20%,屬于芽期耐鹽性品種,C5的芽期綜合鹽害隸屬函數(shù)值最大,大于60%,屬于芽期鹽敏感材料。2.進(jìn)一步對(duì)參試材料的苗期耐鹽性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。參照主成分分析結(jié)果和相關(guān)性分析我們將所有參試指標(biāo)分為兩大類:第一類包括生物量、根長、根表面積,第二類包括葉綠素含量,含水量,凈光合效率,蒸騰速率,氣孔導(dǎo)度,胞間二氧化碳濃度。將所有指標(biāo)綜合成兩個(gè)指標(biāo)后進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析,在歐式平均距離為5時(shí)將參試材料分為5類。苗期鑒定出A2,B5,C1,C8,C3,為苗期耐鹽材料;A3,D8,B1,B6,D5,D4,B2,A5等材料苗期耐鹽性較好,A7,D2,B3,D3,A4,A8,A6,D1,C6,D6,E1等苗期耐鹽性中等;C4,E6,E4,E7,A1,E3,B4,B9,B7,D9,C5,C2,D7,E8,E2,A9,B8,C7,C9,E5等為苗期鹽敏感材料。相比而言,野生材料的多樣性更大,耐鹽性的范圍更廣,而栽培材料主要集中在中抗和中感水平。3.之后對(duì)芽期和苗期數(shù)據(jù)采用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行綜合分析,在歐氏距離平均值為5時(shí),30份材料被分成了5類:C5所代表的第1分支芽期耐鹽性很差,而在苗期的耐鹽性表現(xiàn)也較差,綜合來看耐鹽性較差;B1所在的第2分支芽期耐鹽性很好,苗期耐鹽性較差,綜合來看耐鹽性較好;B5所代表的第3分支,芽期耐鹽性較差,苗期耐鹽性很好,綜合來看耐鹽性較好;A5、A8、A4、C3等11份材料所在的第4分支的芽期耐鹽性和苗期的鹽害隸屬函數(shù)都處于較低水平,因此耐鹽性較好;相反A2、C4、A9、C2等17份材料所在的第5分支芽期和苗期的鹽害隸屬函數(shù)值均較高,耐鹽性較差。芽期耐鹽材料占總數(shù)的50%,苗期耐鹽材料占總數(shù)的55%,芽期、苗期均耐鹽占37%。4.最后,以鑒定的耐鹽品系B5和鹽敏感品系A(chǔ)9為材料,對(duì)其HKT1;5基因進(jìn)行了同源克隆。結(jié)果發(fā)現(xiàn)克隆得到的TtHKT8-B1.1,TtHKT8-B1.2序列與參考序列TaHKT8-B1進(jìn)行序列比對(duì)分別有10處和9處的差異,其中6處為本實(shí)驗(yàn)材料序列和TaHKT8-B1序列的差異,翻譯成氨基酸后分別有6處和5處的差異,而這些氨基酸的變化都是疏水氨基酸內(nèi)部的變化或親水氨基酸內(nèi)部的變化,并沒有疏水氨基酸和親水氨基酸之間的變化。TtHKT8-B1.1和TtHKT8-B1.2基因序列的單核苷酸變化會(huì)引起其預(yù)測蛋白的理化性質(zhì)和蛋白結(jié)構(gòu)的差異,相比而言TtHKT8-B1.1編碼蛋白的等電點(diǎn)更小,蛋白性質(zhì)更不穩(wěn)定,疏水性更強(qiáng)和跨膜結(jié)構(gòu)域的增加,這些變化可能會(huì)引起HKT蛋白對(duì)Na+/K+的轉(zhuǎn)運(yùn)效率。
【關(guān)鍵詞】：野生二粒小麥 耐鹽性 HKT
【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)】：S512.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-23
• 1.1 野生二粒小麥的起源與進(jìn)化12-13
• 1.2 野生二粒小麥的抗逆研究13-14
• 1.2.1 野生二粒小麥在抗生物逆境方面的研究13-14
• 1.2.2 野生二粒小麥在抗非生物逆境方面的研究14
• 1.3 鹽害對(duì)植物的影響14-15
• 1.4 植物的抗鹽機(jī)理15-18
• 1.4.1 避鹽機(jī)制15-16
• 1.4.2 耐鹽機(jī)制16-18
• 1.5 HKT基因研究進(jìn)展18-22
• 1.5.1 HKT基因家族蛋白結(jié)構(gòu)18-19
• 1.5.2 HKT基因的分類19
• 1.5.3 Ⅰ類HKT基因研究19-20
• 1.5.4 Ⅱ類HKT基因研究20-21
• 1.5.5 HKT1;5 基因的研究21-22
• 1.6 本研究的目的意義22-23
• 第二章 野生二粒小麥耐鹽性鑒定23-47
• 2.1 材料與方法23-25
• 2.1.1 試驗(yàn)材料23
• 2.1.2 試驗(yàn)方法23-25
• 2.2 結(jié)果與分析25-43
• 2.2.1 芽期耐鹽性鑒定25-27
• 2.2.2 野生二粒小麥芽期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)27-28
• 2.2.3 苗期耐鹽性鑒定28-34
• 2.2.4 苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)34-35
• 2.2.5 野生品種和栽培品種鹽脅迫相關(guān)性狀變異系數(shù)比較35-36
• 2.2.6 苗期耐鹽性主成分分析36-39
• 2.2.7 苗期耐鹽性聚類分析39-41
• 2.2.8 苗期參試材料耐鹽性比例分布41
• 2.2.9 野生二粒小麥芽期、苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)41-43
• 2.3 討論43-47
• 2.3.1 芽期鹽脅迫相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)與耐鹽性分析43
• 2.3.2 苗期耐鹽性相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)和耐鹽性分析43-47
• 第三章 耐鹽相關(guān)基因TtHKT8基因的克隆和分析47-57
• 3.1 材料和方法47-50
• 3.1.1 植物材料47-48
• 3.1.2 試驗(yàn)方法48-50
• 3.2 結(jié)果與分析50-56
• 3.2.1 DNA和RNA檢測結(jié)果50
• 3.2.2 酶切驗(yàn)證結(jié)果50
• 3.2.3 測序結(jié)果與序列分析50-52
• 3.2.4 蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測52-54
• 3.2.5 蛋白跨膜結(jié)構(gòu)預(yù)測54-55
• 3.2.6 蛋白功能域預(yù)測55
• 3.2.7 HKT8基因的進(jìn)化分析55-56
• 3.3 討論56-57
• 3.3.1 蛋白結(jié)構(gòu)變化可能影響Na+-K+轉(zhuǎn)運(yùn)效率56
• 3.3.2 HKT基因的進(jìn)化56-57
• 第四章 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-70
• 附錄70-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78

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