本文關(guān)鍵詞：二穗短柄草對(duì)低鈣脅迫的響應(yīng)及其谷氨酸受體家族基因鑒定和功能分析

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【摘要】：Ca~(2+)是植物體內(nèi)的重要營(yíng)養(yǎng)元素之一,但生態(tài)學(xué)證據(jù)表明土壤和淡水中植物可以利用的鈣含量呈逐年下降趨勢(shì),已經(jīng)間接影響到動(dòng)物體內(nèi)Ca含量。二穗短柄草(Brachypodium distachyon)在2011年基因組測(cè)序工作完成之后作為新型禾本科模式植物開始被深入研究。為了探尋低鈣環(huán)境對(duì)二穗短柄草生理及分子水平的影響,我們對(duì)二穗短柄草Bd21進(jìn)行低鈣處理,分析其表型、元素吸收及細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)的變化,同時(shí)分析其低鈣脅迫后轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)的變化。表達(dá)譜芯片分析顯示擬南芥注釋的AtGLR2.8基因表達(dá)量有很大上升。谷氨酸(Glu)是通過膜上谷氨酸受體(GLRs)介導(dǎo)神經(jīng)元之間交流的主要神經(jīng)遞質(zhì),哺乳動(dòng)物谷氨酸受體被分為兩個(gè)家族：離子型谷氨酸受體(iGLuRs)和代謝型谷氨酸受體(mGLuRs)。前人通過生理學(xué)、藥理學(xué)和遺傳學(xué)證據(jù)證實(shí)擬南芥和水稻也存在類似動(dòng)物的這種特殊的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。本研究中我們也試圖探討在二穗短柄草中是否也存在這樣的機(jī)制。通過生物信息學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)在二穗短柄草基因組中存在19個(gè)谷氨酸受體基因,該基因具有保守的氨基酸結(jié)合位點(diǎn)和膜結(jié)構(gòu)域,與動(dòng)物離子型谷氨酸受體(iGLuRs)和擬南芥AtGLRs結(jié)構(gòu)類似。二穗短柄草谷氨酸受體基因(BdGLRs)可分為三個(gè)亞類。同時(shí)我們對(duì)BdGLRs基因表達(dá)的組織特異性進(jìn)行了半定量RT-PCR分析,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)BdGLRs在根、莖、葉中表達(dá),但不同的BdGLRs在各組織表達(dá)量有所不同。在二穗短柄草根細(xì)胞,Glu可以誘導(dǎo)Ca~(2+)的內(nèi)流和調(diào)節(jié)根結(jié)構(gòu),說(shuō)明在二穗短柄草中也存在對(duì)Glu的響應(yīng)這一機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：二穗短柄草 低鈣脅迫 表型 谷氨酸受體
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 符號(hào)說(shuō)明8-12
• 一 引言12-29
• 1.1 植物細(xì)胞內(nèi)鈣的分布12-14
• 1.1.1 鈣離子內(nèi)流12-13
• 1.1.2 鈣離子外流13-14
• 1.2 非選擇性離子通道14-20
• 1.2.1 擬南芥CNGC陽(yáng)離子通道的結(jié)構(gòu)與功能15-16
• 1.2.2 谷氨酸受體鈣離子通道16-20
• 1.3 谷氨酸對(duì)植物根的影響20-22
• 1.3.1 植物根對(duì)Glu敏感反應(yīng)的環(huán)境因素21-22
• 1.3.2 控制植物根對(duì)Glu敏感的遺傳基礎(chǔ)22
• 1.4 禾本科模式植物二穗短柄草研究進(jìn)展22-29
• 1.4.1 二穗短柄草遺傳轉(zhuǎn)化研究23-24
• 1.4.2 二穗短柄草抗逆性研究24-26
• 1.4.3 二穗短柄草發(fā)育生物學(xué)研究26-27
• 1.4.4 二穗短柄草功能基因的研究27-28
• 1.4.5 二穗短柄草其他方面的研究進(jìn)展28-29
• 二 材料與方法29-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料29-31
• 2.1.1 植物材料29
• 2.1.2 主要試劑29
• 2.1.3 主要溶液配制方法29-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法31-41
• 2.2.1 二穗短柄草不同濃度鈣處理表型分析31
• 2.2.2 二穗短柄草無(wú)鈣處理表型分析31-32
• 2.2.3 二穗短柄草低鈣處理細(xì)胞結(jié)構(gòu)的電鏡觀察32
• 2.2.4 二穗短柄草低鈣處理鈣原子吸收測(cè)定32-33
• 2.2.5 二穗短柄草低鈣處理ICP原子吸收測(cè)定33
• 2.2.6 表達(dá)譜芯片分析33-38
• 2.2.7 二穗短柄草的cDNA的制備及半定量RT-PCR38
• 2.2.8 Glu誘導(dǎo)的植物Ca~(2+)向細(xì)胞質(zhì)內(nèi)流動(dòng)38
• 2.2.9 序列分析及構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹38-39
• 2.2.10 BdGLRs基因的確定及序列分析39-40
• 2.2.11 二穗短柄草不同濃度Glu及Gln處理表型分析40-41
• 三 結(jié)果與分析41-62
• 3.1 二穗短柄草水培體系的建立41-42
• 3.2 二穗短柄草在低鈣條件下表型分析42-44
• 3.2.1 低鈣對(duì)二穗短柄草根表型的影響43
• 3.2.2 不同低鈣處理時(shí)間對(duì)二穗短柄草鈣原子吸收的影響43-44
• 3.3 低鈣處理對(duì)二穗短柄草幾種重要元素吸收的影響44-45
• 3.4 低鈣處理對(duì)二穗短柄草亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響45-46
• 3.5 低溫對(duì)低鈣處理二穗短柄草的影響46-48
• 3.6 二穗短柄草低Ca脅迫的表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)分析48-52
• 3.6.1 低Ca處理誘導(dǎo)的下調(diào)基因主要與細(xì)胞壁生物合成途徑相關(guān)48-49
• 3.6.2 低Ca處理誘導(dǎo)的上調(diào)基因主要與脅迫響應(yīng)相關(guān)49-50
• 3.6.3 低鈣處理引起Ca相關(guān)、低Ca調(diào)節(jié)受體、激酶以及磷酸化酶相關(guān)基因表達(dá)變化50-52
• 3.7 二穗短柄草谷氨酸受體GLR的生物信息學(xué)分析52-57
• 3.7.1 用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹并分析二穗短柄草有19個(gè)離子型谷氨酸受體基因形成三個(gè)進(jìn)化枝52-54
• 3.7.2 根據(jù)氨基酸序列對(duì)BdGLRs的功能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析54-57
• 3.8 二穗短柄草谷氨酸受體基因表達(dá)的組織特異性57-58
• 3.9 Glu介導(dǎo)的二穗短柄草根細(xì)胞鈣內(nèi)流58-59
• 3.10 Glu對(duì)二穗短柄草根形態(tài)建成的影響59-62
• 四 結(jié)論與討論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-73
• 致謝73

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