本文關(guān)鍵詞：野生大豆GsMATE基因克隆及功能研究

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【摘要】：酸性土壤中鋁元素常以三價離子形態(tài)存在,是限制作物生長和產(chǎn)量的重要因素,即鋁毒害。大豆是重要的糧油作物,研究其耐鋁性具有重要意義。野生豆相對于栽培大豆具有更廣的遺傳背景,可以為大豆改良提供更多候選基因。本研究根據(jù)野生大豆基因芯片上調(diào)基因,篩選出上調(diào)基因檸檬酸轉(zhuǎn)運子基因GsMATE(登錄號BM732932.1)。初步判斷該基因功能與耐鋁相關(guān),得到主要結(jié)論如下:根據(jù)基因芯片登錄號在NCBI中找到參考序列信息,并命名為GsMATE。從野生豆JW81中克隆了目的基因GsMATE,GsMATE全長1955 bp,開放閱讀框長1503 bp,編碼500個氨基酸。除此之外,GsMATE位于第二條染色體上,包含13個外顯子,12個內(nèi)含子。序列保守區(qū)域分析發(fā)現(xiàn)GsMATE是MATE家族蛋白,含有2個MaTE DNA結(jié)構(gòu)域。進化樹分析結(jié)果顯示,GsMATE所有同源蛋白都與鋁毒/鐵轉(zhuǎn)運相關(guān)。多序列比較結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)運檸檬酸MATE編碼序列高度保守。亞細胞定位結(jié)果表明該基因在細胞膜表達。對酸鋁脅迫下組織表達模式分析顯示,GsMATE主要在根部表達,在其他組織中表達量很低。在對照條件下,GsMATE在距根尖0-2 cm根段的表達量最高,鋁處理后,根尖0-2 cm的表達量沒有顯著變化,在離根尖大于2 cm的根段中,GsMATE表達受鋁誘導后表達上調(diào)且達顯著水平。在鋁敏感品種中GsMATE的表達受鋁離子濃度的影響,而在耐鋁品種中不受鋁濃度影響。GsMATE的時間表達模式顯示,GsMATE在偏中性條件下基本不表達,在酸性條件下表達量很低。在鋁敏感品種中GsMATE的表達受pH和Al毒互作影響。在兩個耐性不同的品種中達到GsMATE表達峰值的時間點不一樣,GsMATE在鋁敏感品種中表達受酸影響。在擬南芥中過表達GsMATE耐鋁性增強。通過農(nóng)桿菌GV3101介導遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥,在擬南芥中過表達GsMATE。在鋁處理下,轉(zhuǎn)基因擬南芥相對于野生型擬南芥根相對伸長更明顯,且在蘇木精染色下,轉(zhuǎn)基因擬南芥相對于野生型擬南芥根系染色更淺。綜上所述,本研究初步明確了GsMATE的功能,其可能參與野生豆耐鋁分子機制,這為培育和改良適應酸性土壤的大豆品種提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：野生豆 GsMATE 耐鋁性 擬南芥
【學位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S565.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 前言8-17
• 1.1 植物耐酸鋁研究現(xiàn)狀8-9
• 1.1.1 植物鋁毒害部位8
• 1.1.2 植物鋁脅迫與低pH脅迫的表型不同8
• 1.1.3 鋁毒害對植物生長的影響8-9
• 1.2 植物耐鋁機制9-12
• 1.2.1 鋁外排機制9-11
• 1.2.2 植物耐鋁機制11-12
• 1.3 植物耐酸鋁分子研究進展12-15
• 1.3.1 在植物體內(nèi)MATE蛋白家族介導物質(zhì)運輸13-14
• 1.3.2 基因表達的部位與功能密切相關(guān)14
• 1.3.3 耐鋁基因的表達調(diào)控14-15
• 1.4 本研究的目的和意義15-16
• 1.5 技術(shù)路線16-17
• 2 材料與方法17-36
• 2.1 供試材料17-21
• 2.1.1 試驗材料17
• 2.1.2 主要藥品及試劑配方17-20
• 2.1.3 主要儀器20-21
• 2.2 實驗方法21-35
• 2.2.1 野生大豆GsMATE基因的克隆及克隆載體的構(gòu)建21-23
• 2.2.2 GsMATE基因的生物信息學分析23-24
• 2.2.3 野生大豆GsMATE基因表達模式分析24-26
• 2.2.4 GsMATE基因亞細胞定位26-30
• 2.2.5 在擬南芥中過量表達GsMATE30-35
• 2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析35
• 2.4 主要生物學軟件35-36
• 3 結(jié)果36-45
• 3.1 GsMATE基因克隆36
• 3.2 生物信息學分析36-38
• 3.2.1 基因保守域分析36
• 3.2.2 多序列比對及進化樹分析36-38
• 3.3 表達模式分析38-40
• 3.3.1 GsMATE組織表達量分析38
• 3.3.2 Al濃度梯度對GsMATE表達量影響38
• 3.3.3 不同根段GsMATE基因表達量分析38-40
• 3.3.4 時間表達模式分析40
• 3.4 GsMATE亞細胞定位分析40-41
• 3.5 GsMATE基因轉(zhuǎn)化擬南芥研究41-45
• 3.5.1 陽性植株鑒定41-42
• 3.5.2 轉(zhuǎn)基因植株對不同鋁濃度的響應42-43
• 3.5.3 蘇木精染色分析43-45
• 4 討論與結(jié)論45-47
• 4.1 GsMATE基因與耐鋁性相關(guān)45
• 4.2 GsMATE序列分析45-46
• 4.3 鋁脅迫下GsMATE基因時空表達特性46
• 4.4 結(jié)論46-47
• 致謝47-48
• 參考文獻48-56
• 附錄56

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 RAMAN Harsh;MENDHAM Neville;;Aluminium tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): physiological mechanisms, genetics and screening methods[J];Journal of Zhejiang University Science(Life Science);2006年10期

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本文編號：665488