【摘要】：叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌是一種古老的球囊菌門真菌,能與70%-90%的陸生植物形成互惠共生體,促進(jìn)宿主植物對(duì)水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收,顯著改善植物的營養(yǎng)狀況,明顯增強(qiáng)植物的抗逆境能力。柑橘根系短、根毛稀少、甚至不生根毛,根系無法接觸根際以外大部分的土壤,這成為根系吸收礦質(zhì)營養(yǎng)的重要限制因子,因此,柑橘很大程度上依賴AM真菌得以維持柑橘的正常的營養(yǎng)水平。柑橘是一類對(duì)缺鐵(Fe)非常敏感的果樹,生產(chǎn)上由于土壤環(huán)境等因素頻頻出現(xiàn)缺Fe現(xiàn)象。柑橘缺Fe可以提高酚類物質(zhì)的含量,促進(jìn)Fe的運(yùn)輸。然而,缺Fe脅迫下,AM真菌誘導(dǎo)的酚類物質(zhì)與Fe營養(yǎng)之間的關(guān)系未曾報(bào)道。本論文是在缺Fe脅迫條件下,以枳和紅橘為供試植株,接種AM真菌地表球囊霉Glomus versiforme(G.versiforme),探討AM真菌對(duì)枳(Poncirus trifoliata L.)和紅橘(Citrus reticulate Blanco)根系酚類物質(zhì)積累與分泌、酚類物質(zhì)合成關(guān)鍵基因pal1表達(dá)的影響;克隆pal1基因及生物信息學(xué)分析,以期為AM真菌在柑橘上的利用和柑橘轉(zhuǎn)基因工程育種提供一定的理論依據(jù)。本研究獲得的主要結(jié)果如下:1.以G.versiforme為供試菌劑接種于枳和紅橘幼苗上進(jìn)行盆栽沙培試驗(yàn),比較枳和紅橘根系菌根侵染狀況。結(jié)果表明,缺Fe和正常供Fe處理組的枳根系侵染率分別為29.0%和37.5%,菌絲密度分別為2.2±0.3 m·g-1和1.6±0.1m·g-1;缺Fe和正常供Fe處理組的紅橘根系侵染率分別為39.5%和41.2%,根際菌絲密度分別為4.1±0.4 m·g-1和3.6±0.1 m·g-1。2.接種G.versiforme顯著促進(jìn)了枳和紅橘植株的生長發(fā)育。在正常供Fe條件下,接種處理組枳和紅橘植株地上部分生物量、地下部分生物量及總生物量分別為0.58±0.05 g DW/株、0.25±0.04 g DW/株、0.83±0.08 g DW/株和1.18±0.02g DW/株、0.55±0.03 g DW/株、1.73±0.08 g DW/株;在缺Fe條件下,接種處理組枳和紅橘植株地上部分生物量、地下部分生物量及總生物量分別為0.37±0.01 g DW/株、0.21±0.05 g DW/株、0.58±0.03 g DW/株和1.03±0.01 g DW/株、0.47±0.05g DW/株、1.50±0.03 g DW/株,均顯著高于對(duì)照組。3.接種G.versiforme顯著提高了枳和紅橘植株根系高鐵還原酶(FCR)和苯丙氨酸解氨酶(pal)的活性。在正常供fe條件下,枳根系接種處理組fcr和pal的活性分別為10.47μmol·g-1h-1和120.80u·g-1fw,較未接種的分別提高了109.0%和20.8%;紅橘根系接種處理組fcr和pal的活性分別為10.32μmol·g-1h-1和167.40u·g-1fw,較未接種的分別提高了84.0%和35.4%。在缺fe條件下,枳根系接種處理組fcr和pal的活性分別為17.63μmol·g-1h-1和138.0u·g-1fw,較未接種的分別提高了132.0%和27.3%;紅橘根系接種處理組fcr和pal的活性分別為11.32μmol·g-1h-1和296.80u·g-1fw,較未接種的分別提高了52.0%和106.9%。4.接種g.versiforme顯著增加了枳和紅橘植株根系分泌物總酚的含量。在正常供fe條件下,枳和紅橘根系接種處理組的總酚含量較未接種的分別提高了49.3%和91.8%;在缺fe條件下,枳和紅橘根系接種處理組的總酚含量較未接種的分別提高了44.1%和44.0%。5.接種g.versiforme對(duì)枳和紅橘植株根系分泌物酚類物質(zhì)組分和含量均有一定的影響,但影響程度存在差異。接種g.versiforme的枳根系分泌物中咖啡酸、綠原酸、肉桂酸、香豆酸、沒食子酸、原兒茶酸和丁香酸的含量,較未接種增加了3.75倍、0.33倍、0.67倍、0.33倍、0.5倍、0.71倍和0.43倍,但是,根皮素和水楊酸未檢測出來;接種g.versiforme的紅橘根系分泌物中香豆酸、阿魏酸、根皮苷、水楊酸、丁香酸和香草醛的含量,較未接種增加了1.4倍、0.67倍、0.67倍、2.44倍、0.71倍和1.0倍,但是,咖啡酸、肉桂酸、根皮素和香草醛未檢測出來。6.接種g.versiforme顯著促進(jìn)了枳和紅橘植株根系分泌物酚類物質(zhì)對(duì)細(xì)胞壁fe的解吸。fe的解吸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,根系分泌物中酚類物質(zhì)能有效釋放固定在細(xì)胞壁上的fe,直接介導(dǎo)了根系質(zhì)外體fe的再利用,在改善柑橘fe營養(yǎng)具有重要作用。7.柑橘根系的pal1基因的克隆及生物信息學(xué)分析。利用同源克隆法分別擴(kuò)增了枳和紅橘的pal1基因的cdna序列。對(duì)測序獲得的序列分析,枳和紅橘的cdna序列長度均為2166bp,其genbank登錄號(hào)為kf753802和kp742840,包含一個(gè)完整的閱讀框,編碼721個(gè)氨基酸。預(yù)測枳和紅橘的pal1的理論等電點(diǎn)、相對(duì)分子量、分子式分別為6.16、78449.3da、c3449h5520n970o1061s28和6.09、78590.4da、c3463h5523n969o1062s27。對(duì)推導(dǎo)氨基酸進(jìn)一步多重比對(duì)分析發(fā)現(xiàn),柑橘pal1蛋白序列含有典型的苯丙氨酸/組氨酸解氨酶蛋白標(biāo)簽以及與其他植物一致的典型的保守脫氨基位點(diǎn)和保守的催化活性位點(diǎn)。SignalP 4.1分析表明,pal1基因序列不含信號(hào)肽,該蛋白不屬于細(xì)胞外分泌蛋白。對(duì)pal1基因推導(dǎo)的氨基酸序列進(jìn)行疏水性分析表明,枳和紅橘氨基酸疏水性位點(diǎn)相同,疏水性最大值為2.411(第524位氨基酸),最小值為-2.656(第353位氨基酸)。對(duì)pal1蛋白進(jìn)行磷酸化位點(diǎn)分析表明,枳pal1蛋白有22個(gè)Ser,9個(gè)Thr,6個(gè)Tyr可能成為蛋白激酶磷酸化位點(diǎn);紅橘pal1蛋白有20個(gè)Ser,9個(gè)Thr,6個(gè)Tyr可能成為蛋白激酶磷酸化位點(diǎn)。蛋白質(zhì)的二級(jí)預(yù)測表明,枳pal1蛋白含有α-螺旋49.51%,無規(guī)則卷曲28.57%,延伸鏈11.79%和?-折疊10.12%;紅橘pal1蛋白含有α-螺旋48.13%,無規(guī)則卷曲28.99%,延伸鏈13.04%和?-折疊9.85%。以歐芹的PAL蛋白為模型,利用SWISS-MODEL對(duì)柑橘pal1蛋白進(jìn)行3D結(jié)構(gòu)分析。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明,枳和紅橘的pal與蕓香科pal聚為一類。8.接種G.versiforme顯著上調(diào)了枳和紅橘植株根系pal1基因的表達(dá)。在正常供Fe條件下,接種處理組枳和紅橘根系pal1的相對(duì)表達(dá)量分別為1.63和2.02,較未接種增加了63.0%和102.0%;在缺Fe條件下,接種處理組枳和紅橘根系pal1的相對(duì)表達(dá)量為1.88和2.57,較未接種增加了52.3%和51.9%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S666;S182

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本文編號(hào)：2331599