發(fā)布時間：2021-10-15 12:24

　　植物的新陳代謝不僅需要光,還需要水和特定的礦質元素滿足生長和發(fā)育的需求。銅和鐵是植物生長發(fā)育必需的礦質營養(yǎng)元素,在植物體內多種生理代謝過程中都發(fā)揮著重要作用。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有多種金屬轉運蛋白家族參與植物體內對鐵以及銅的吸收轉運過程,例如重金屬ATP酶（HMA）蛋白家族以及黃色條紋轉運蛋白（YSL）家族。銅和鐵既能以離子的形式直接被轉運蛋白進行轉運,也可以和金屬螯合物進行結合形成復合物被金屬轉運蛋白轉運,常見的金屬螯合物包括煙酰胺（NA）、植物螯合肽（PC）、脫氧麥根酸（DMA）、谷胱甘肽（GSH）等物質。目前對銅和鐵在植物體內的吸收、運輸和分配機制的研究逐漸深入,但是目前對于銅和鐵的長距離運輸機制還有許多細節(jié)仍有待解釋。本課題發(fā)現(xiàn)擬南芥（Arabidopsis thaliana）內兩個可能參與到離子轉運的基因,并將其分別命名為NAT1和NAT2。NAT1和NAT2同屬于NPF轉運蛋白家族,對兩者的氨基酸序列進行比對后發(fā)現(xiàn)NAT1和NAT2相似性高達74.1%。通過CRISPR-Cas9技術敲除NAT1和NAT2基因,制備篩選獲得nat1、nat2、nat1nat2擬南芥突變體。在之后的培... 

【文章來源】：河南大學河南省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CRISPR-Cas9技術制備獲得nat1,nat2單突變體及雙突變體

3結果與分析23圖3-2nat1、nat2、nat1nat2葉片離子含量變化。取樣在土壤中生長四周大的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53葉片，使用ICP-MS技術測定離子含量。圖中的數(shù)據(jù)為突變體與野生型離子含量相比所得數(shù)據(jù)，n=6。Fig3-2Ionomechangesofnat1,nat2,nat1nat2inleaves.TheleavesofCol-0,nat1-77,nat2-53andnat1nat2-53wereculturedinartificialsoilforfourweeksanddeterminedbyICP-MS.Thedataisobtainedbycomparingtheionomeofthemutantwiththewildtype,n=6.3.1.3nat1nat2突變體種子表現(xiàn)出明顯的離子變化為了進一步探究nat1nat2離子含量變化，采用ICP-MS技術測定了Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-70、nat1nat2-53、nat1nat2-77植株成熟種子中的離子含量。離子組測定結果顯示，nat1與nat2單突變體與野生型Col-0種子中鐵、鈷的含量并不存在顯著差異，但nat1nat2雙突變體種子中銅、鐵的含量顯著下降，其中鐵的含量降低了約60%，銅的含量降低了約40%（圖3-3）。nat1nat2種子以及葉片中銅、鈷、鐵離子含量的改變都表明NAT1以及NAT2可能共同參與調控擬南芥內銅、鐵、鈷的穩(wěn)態(tài)。

NAT1及NAT2調控擬南芥銅及鐵穩(wěn)態(tài)作用機制研究24圖3-3Col-0、nat1、nat2、nat1nat2植株種子離子含量變化。取樣土壤種植的Col-0、nat1-77、nat2-53、nat1nat2-53植株成熟種子，使用ICP-MS技術測定銅、鐵、鈷的離子含量。小寫字母a,b,c,d代表顯著性差異，統(tǒng)計分析為ANOVA分析，Bonferroni檢驗(α=0.05)。Fig3-3IonomechangesofCol-0,nat1,nat2,nat1nat2inseeds.TheconcentrationsofFe,Cu,CoinseedsofCol-0andnat1andnat2singlemutantsanddoublemutantsgrowninartificialsoil.Metalcontents(Fe,Cu,Co)weredeterminedbyInductivelyICP-MS.Lowercasea,b,c,dindicatestatisticaldifferences.Dataevaluationwasdonewithaone-wayANOVAusingaBonferronitest(α=0.05).3.1.4nat1nat2突變體各組織器官銅、鐵、鈷含量明顯變化為了探究NAT1及NAT2如何調控擬南芥內銅、鐵、鈷的穩(wěn)態(tài)，將Col-0、nat1nat2雙突變體在Hoagland培養(yǎng)液中進行7周的水培培養(yǎng)后，分別檢測植株生長時期各個組織器官中銅、鐵、鈷的離子含量。檢測結果表明水培體系中的nat1nat2雙突變體根部銅和鈷的含量顯著升高，同時地上部組織器官老葉、幼葉、花、角果、種子、莖中的離子含量顯著下降（圖3-4A，B），這說明銅、鈷在向地上部運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)了阻礙；而鐵的含量雖然在地上部老葉中含量與野生型沒有差異，但是在幼葉、種子等組織器官內含量顯著下降（圖3-4C），這說明鐵在地上部的運輸過程出現(xiàn)了異常。結合前面的葉片和種子的離子檢測結果，nat1nat2突變體離子組表型可能是由于NAT1、NAT2功能異常所導致的，推測NAT1以及NAT2共同參與銅、鈷由地下部轉運至地上部的轉運過程，鐵在地上部的轉運過程。


本文編號：3437985