本文選題：甘藍型油菜　切入點：硼脅迫　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學》2017年博士論文

【摘要】：硼(B)是植物必需的微量營養(yǎng)元素,缺硼導致作物減產(chǎn)品質(zhì)下降。油菜是我國重要的油料作物,其中80%的油菜種植品種為甘藍型油菜,而我國種植甘藍型油菜的區(qū)域普遍缺硼,研究油菜抗缺硼的分子機制對油菜硼營養(yǎng)性狀遺傳改良和硼肥施用有重要的理論實踐意義。甘藍型油菜品種的硼吸收、轉(zhuǎn)運、利用和分配硼的效率受基因型影響,實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)硼轉(zhuǎn)運子基因與油菜硼高效機制有關(guān)。本文研究了甘藍型油菜硼轉(zhuǎn)運子Bna C4.BOR1;1c的功能,探討了它在甘藍型油菜成熟期花序發(fā)育和生殖中的作用以及不同品種間Bna C4.BOR1;1c啟動子差異對硼效率的影響。取得了以下主要研究結(jié)果:1.通過油菜基因組數(shù)據(jù)庫,在全基因組水平上鑒定了BOR家族的20個成員,通過生物信息學分析對BOR家族進行了理化性質(zhì)、系統(tǒng)發(fā)生樹、基因結(jié)構(gòu)、染色體定位和蛋白結(jié)構(gòu)的分析;發(fā)現(xiàn)油菜BOR家族基因與擬南芥BOR家族基因有高度的同源性,與擬南芥At BOR的7個成員相比對,可以將油菜BOR家族分為六組,但是都具有保守的結(jié)構(gòu)域,說明其可能與擬南芥At BOR1具有類似的硼轉(zhuǎn)運的功能。通過不同硼條件下對其家族成員的表達模式進行分析,發(fā)現(xiàn)各成員間表達模式截然不同,例如Bn BOR4C02只在根中表達;其豐富的表達模式也預(yù)示著它們功能的多樣性。2.通過甘藍型油菜硼轉(zhuǎn)運子Bna C4.BOR1;1c基因的啟動子連接GUS報告基因及其c DNA連接GFP綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)化擬南芥,分析了Bna C4.BOR1;1c的組織和細胞定位。GUS染色結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bna C4.BOR1;1c基因在擬南芥苗期根中柱維管組織、蓮座葉基部和花蕾期地上部節(jié)點、幼嫩花蕾中顯著強的表達,而且隨著花蕾的發(fā)育,GUS的活性都集中在花蕾的節(jié)點處。亞細胞定位結(jié)果顯示Bna C4.BOR1;1c定位在細胞質(zhì)膜上,并且整個根中都有表達,包括分生、過渡和成熟區(qū),特別是在維管組織周圍有強烈的表達。結(jié)果說明油菜Bna C4.BOR1;1c與擬南芥BOR1基因有相同的表達模式,在油菜中有其特異的表達組織器官。3.在擬南芥生態(tài)型Col-0及突變體bor1-1和nip5;1-1中過量表達Bna C4.BOR1;1c,發(fā)現(xiàn)不論正常硼(30μM B)還是缺硼(0.3μM B)條件下,Bna C4.BOR1;1c在Col-0中過量表達都能促進轉(zhuǎn)基因植株的生長,提高地上部鮮重,主根增長。在突變體bor1-1中過量表達Bna C4.BOR1;1c,轉(zhuǎn)基因植株提高了對缺硼的抗性,包括主根長、鮮重和及硼含量顯著增加,但Bna C4.BOR1;1c的超表達不能互補nip5;1-1突變體。這些研究結(jié)果說明Bna C4.BOR1;1c與擬南芥BOR1基因有相同的生物學功能。4.利用RNAi干涉技術(shù),創(chuàng)建甘藍型油菜硼高效品種青油10號Bna C4.BOR1;1c基因的RNAi轉(zhuǎn)基因株系。通過苗期營養(yǎng)液培養(yǎng)和成熟期土培試驗,發(fā)現(xiàn)Bna C4.BOR1;1c不論在苗期還是成熟期都具有將根中的硼運往地上部的功能,特別是促進硼在成熟期花器官中的分配。此外,對RNAi干涉材料進行微觀分析,并與硼高效品種青油10號相比較,發(fā)現(xiàn)RNAi干涉材料表現(xiàn)出典型的嚴重缺硼癥狀:花器官發(fā)育畸形,花藥數(shù)少萎縮,變脆易斷裂,柱頭外露,下端異常褐化,木質(zhì)化嚴重;花粉粒畸形、不飽滿、表面粗糙,且花粉溝深陷等,最終導致花而不實,嚴重影響籽粒產(chǎn)量。說明Bna C4.BOR1;1c基因是油菜生殖生長和產(chǎn)量形成所必需的。5.采用q RT-PCR分析缺硼條件下Bna C4.BOR1;1c基因在兩個高低效材料間不同時間點的表達情況,發(fā)現(xiàn)硼高效品種青油10號顯著受缺硼誘導表達,且在QY10中表達量高于Westar10;同時我們發(fā)現(xiàn)QY10和Westar10在不同硼濃度處理下的表型和硼含量等都存在顯著的差異并且低硼情況下青油10號的B含量顯著高于硼低效品種Westar 10。QY10和Westar10中Bna C4.BOR1;1c的啟動子序列存在兩個In Del位點差異,其中在-478到-451 bp的位置,QY10存在27 bp插入。通過生物信息學分析27 bp的插入序列,發(fā)現(xiàn)其存在四個重要的順式作用元件:ROOTMOTIFTAPOX、YACT、GATA BOX和I BOXCORE。因此Bna C4.BOR1;1c在硼高效和低效這兩個材料中轉(zhuǎn)錄水平的差異很可能是它們啟動子存在不同調(diào)控元件所導致的。
[Abstract]:In this paper , the effects of boron transporter gene ( BNA C4 ) BOR1 ; 1c on the growth and reproduction of B.napus were studied . In this study , we found that Bna C4 . BOR1 ; 1c has the same biological function as the BOR1 gene of Arabidopsis . There are two In Del site differences in the promoter sequence of Bna C4 . BOR1 ; 1c in boron low - efficiency cultivar Westar 10 . QY10 and Westar10 .

【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S565.4

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本文編號：1684661