大豆是我國(guó)重要的糧食和油料作物。作為典型的豆科作物,大豆能與土壤中的根瘤菌共生形成根瘤,直接將大氣中的氮?dú)膺�原為氨,供給植物生長(zhǎng)必需的氮源,對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)具有非常重要的作用。磷不僅是植物細(xì)胞基礎(chǔ)物質(zhì)如核酸、蛋白質(zhì)等的重要組成元素,而且參與了能量轉(zhuǎn)化和酶活性調(diào)節(jié)等重要生命過程。所以,磷是植物生長(zhǎng)和發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素。然而,由于磷肥自身的理化性質(zhì),很容易被土壤吸附固定,導(dǎo)致土壤磷有效性較低。以往的研究表明,在缺磷脅迫下,豆科作物根瘤能夠形成一系列的生理和分子適應(yīng)性機(jī)制。但是,在全基因組水平全面解析大豆根瘤響應(yīng)缺磷脅迫的差異表達(dá)基因,以及控制大豆根瘤適應(yīng)缺磷脅迫的重要調(diào)控因子鮮有報(bào)道。本研究以大豆根瘤為主要研究對(duì)象,首先研究了大豆根瘤適應(yīng)缺磷脅迫的部分生理機(jī)制。然后,在全基因組水平比較了大豆根瘤響應(yīng)缺磷脅迫的基因表達(dá)譜。最后,以在根瘤缺磷上調(diào)表達(dá)的GmSPX5為研究對(duì)象,深入研究了其調(diào)控根瘤適應(yīng)缺磷脅迫的分子機(jī)制。主要的研究結(jié)果如下:（1）缺磷脅迫顯著影響大豆的生長(zhǎng)及其根瘤固氮能力,主要表現(xiàn)為缺磷條件下根瘤變小、生物量減少以及固氮酶活性降低。雖然,缺磷處理下根瘤磷濃度明顯降低... 

【文章來源】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：147 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 大豆及其共生固氮的重要性
    1.2 磷對(duì)植物及根瘤生長(zhǎng)的重要性
    1.3 植物適應(yīng)缺磷的生理和分子機(jī)制
    1.4 根瘤適應(yīng)缺磷的生理和分子機(jī)制
    1.5 植物SPX蛋白研究進(jìn)展
        1.5.1 植物SPX亞家族基因研究進(jìn)展
        1.5.2 植物其它SPX亞家族的研究進(jìn)展
    1.6 本研究的目的與意義
    1.7 技術(shù)路線
第二章 磷有效性對(duì)大豆及根瘤生長(zhǎng)的影響
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 供試材料
        2.2.2 營(yíng)養(yǎng)液水培試驗(yàn)
        2.2.3 生物量的測(cè)定
        2.2.4 根瘤大小
        2.2.5 總磷含量的測(cè)定
        2.2.6 可溶性磷濃度的測(cè)定
        2.2.7 酸性磷酸酶活性的測(cè)定
        2.2.8 酸性磷酸酶同工酶譜分析
        2.2.9 根瘤固氮酶活性的測(cè)定
        2.2.10 根瘤游離氨基酸濃度的測(cè)定
        2.2.11 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析
    2.3 結(jié)果與分析
        2.3.1 缺磷對(duì)大豆根瘤生長(zhǎng)的影響
        2.3.2 缺磷對(duì)大豆及根瘤磷含量和磷濃度的影響
        2.3.3 缺磷對(duì)大豆及根瘤酸性磷酸酶活性的影響
        2.3.4 缺磷對(duì)大豆酸性磷酸酶同工酶譜的影響
        2.3.5 缺磷對(duì)大豆根瘤氨基酸濃度的影響
    2.4 討論
    2.5 小結(jié)
第三章 缺磷對(duì)大豆根瘤基因表達(dá)譜的影響
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 供試材料
        3.2.2 測(cè)序樣品的準(zhǔn)備
        3.2.3 樣品總RNA的提取
        3.2.4 cDNA文庫(kù)的構(gòu)建及RNA-seq測(cè)序
        3.2.5 數(shù)據(jù)過濾和組裝
        3.2.6 參考序列比對(duì)
        3.2.7 基因表達(dá)水平與差異表達(dá)基因
        3.2.8 差異表達(dá)基因分析
        3.2.9 實(shí)時(shí)熒光定量PCR
        3.2.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 正常磷及缺磷處理下根瘤差異表達(dá)基因統(tǒng)計(jì)
        3.3.2 不同磷濃度處理下根瘤差異表達(dá)基因GO分析
        3.3.3 差異表達(dá)基因的MapMan分析
        3.3.4 磷平衡相關(guān)差異表達(dá)基因分析
        3.3.5 編碼轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的差異表達(dá)基因分析
        3.3.6 差異表達(dá)基因中編碼轉(zhuǎn)錄因子類的基因分析
        3.3.7 差異表達(dá)基因中編碼植物激素類的基因分析
        3.3.8 差異表達(dá)基因中參與氨基酸代謝的基因分析
        3.3.9 差異表達(dá)基因qRT-PCR驗(yàn)證
    3.4 討論
    3.5 小結(jié)
第四章 GmSPX5互作蛋白分析
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 供試材料
        4.2.2 供試菌株和載體
        4.2.3 大豆GmPHR基因家族鑒定
        4.2.4 進(jìn)化樹分析
        4.2.5 表達(dá)模式分析
        4.2.6 樣品總RNA的提取及實(shí)時(shí)熒光定量PCR
        4.2.7 亞細(xì)胞定位分析
        4.2.8 大豆復(fù)合植株干涉GmPHR25功能分析實(shí)驗(yàn)
        4.2.9 酵母轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
        4.2.10 GmPHR25轉(zhuǎn)錄激活活性分析實(shí)驗(yàn)
        4.2.11 GmPHR25的DNA結(jié)合活性分析實(shí)驗(yàn)
        4.2.12 GmPHRs與GmSPX5互作分析實(shí)驗(yàn)
        4.2.13 酵母雜交文庫(kù)的構(gòu)建及篩庫(kù)實(shí)驗(yàn)
        4.2.14 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 大豆GmPHR家族成員鑒定
        4.3.2 GmPHR家族成員對(duì)缺磷的響應(yīng)
        4.3.3 GmPHR25功能分析
        4.3.4 GmPHR25及其它成員與GmSPX5互作分析
        4.3.5 通過大豆酵母雜交cDNA文庫(kù)篩選GmSPX5互作蛋白
        4.3.6 GmSPX5與候選蛋白的互作驗(yàn)證
    4.4 討論
    4.5 小結(jié)
第五章 GmSPX5基因功能分析
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 供試材料
        5.2.2 序列比對(duì)及進(jìn)化樹分析
        5.2.3 GmSPX5表達(dá)模式分析試驗(yàn)
        5.2.4 煙草葉片瞬時(shí)表達(dá)亞細(xì)胞定位試驗(yàn)
        5.2.5 大豆整株轉(zhuǎn)化試驗(yàn)
        5.2.6 GmSPX5啟動(dòng)子組織定位分析
        5.2.7 超量或干涉GmSPX5轉(zhuǎn)基因植株功能分析水培試驗(yàn)
        5.2.8 超量表達(dá)GmSPX5對(duì)大豆產(chǎn)量的影響田間試驗(yàn)
        5.2.9 根瘤侵染細(xì)胞甲苯胺藍(lán)染色
        5.2.10 超量表達(dá)GmSPX5對(duì)根瘤基因表達(dá)譜的影響
        5.2.11 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 植物SPX蛋白進(jìn)化樹分析
        5.3.2 GmSPX5在大豆不同組織部位的表達(dá)模式分析
        5.3.3 GmSPX5在大豆根瘤不同生長(zhǎng)時(shí)期的表達(dá)模式分析
        5.3.4 GmSPX5在根和根瘤對(duì)缺磷的響應(yīng)
        5.3.5 GmSPX5亞細(xì)胞定位分析
        5.3.6 GmSPX5轉(zhuǎn)基因材料的獲得
        5.3.7 GmSPX5啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)GUS的組織化學(xué)定位染色分析
        5.3.8 超量或干涉表達(dá)GmSPX5對(duì)大豆根瘤生長(zhǎng)的影響
        5.3.9 超量表達(dá)GmSPX5影響大豆根瘤侵染細(xì)胞密度
        5.3.10 超量表達(dá)GmSPX5對(duì)大豆產(chǎn)量的影響
        5.3.11 RNA-seq分析WT和OX12株系根瘤基因表達(dá)譜的變化
        5.3.12 WT和OX12株系根瘤差異表達(dá)基因分析
        5.3.13 測(cè)序結(jié)果qRT-PCR驗(yàn)證
    5.4 討論
    5.5 小結(jié)
第六章 綜合討論
    6.1 大豆根瘤適應(yīng)缺磷脅迫的生理和分子機(jī)制
    6.2 大豆GmSPX5調(diào)控根瘤生長(zhǎng)的生理和分子機(jī)制
第七章 創(chuàng)新點(diǎn)、結(jié)論與研究展望
    7.1 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.2 主要結(jié)論
    7.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況



本文編號(hào)：3148645