鋁（Al）毒是酸性土壤中制約作物產(chǎn)量的主要因子,明確作物耐鋁生理與分子機(jī)制,可為培育耐鋁作物品種和制訂抗鋁栽培技術(shù)提供理論指導(dǎo)。大麥?zhǔn)侨蚱毡榉N植的主要禾谷類作物,對鋁毒極為敏感。挖掘大麥耐鋁種質(zhì)與基因,是大麥耐鋁育種取得突破的前提。在大麥中研究最為透徹的耐鋁機(jī)制是檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)子HvAACT1介導(dǎo)的鋁毒排斥機(jī)制。本研究通過克隆擬南芥和水稻關(guān)鍵耐鋁轉(zhuǎn)錄因子AtSTOP1/OsART1在大麥中的同源基因HvATF1（Al-tolerance Transcription Factor 1）及其大麥基因組中的同源基因HvATF2,并利用大麥遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)基因沉默表達(dá)（RNAi）或過量表達(dá),研究了這兩個基因在大麥鋁脅迫響應(yīng)中的作用。同時,鑒于前期研究在西藏野生大麥中鑒定到鋁毒耐性強(qiáng)的種質(zhì)并發(fā)現(xiàn)根系有機(jī)酸分泌不能解釋其耐鋁毒的事實(shí),利用小RNA測序技術(shù)分析比較了耐鋁西藏野生大麥XZ29與鋁毒敏感大麥栽培品種黃金希望（Golden Promise）在鋁脅迫下的miRNA表達(dá)譜差異,以初步揭示西藏野生大麥耐鋁性強(qiáng)的分子機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:1.大麥鋁脅迫調(diào)控基因HvATF1的克隆與功能研究克隆了耐鋁重要... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

植物根部耐鋁機(jī)制模型

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文9圖1.2水稻中miRNA調(diào)控的性狀。九個協(xié)同調(diào)控不同生長階段和脅迫響應(yīng)的miRNAs與調(diào)控特異性狀的miRNAs。Figure1.2ThetraitsregulatedbymiRNAinrice.NinemiRNAsthatcoordinatedifferentdevelopmentaleventsandstressresponsesandmiRNAsthatregulatespecifictraitswerelistedinthefigure.作為單子葉模式植物，水稻中眾多miRNA功能（圖1.2）已被鑒定。研究發(fā)現(xiàn)，過量表達(dá)水稻miR156促進(jìn)葉片和分蘗萌發(fā)，并降低穎花分生組織活性（Wang等，2015）。相應(yīng)地，OsSPL14靶向結(jié)合位點(diǎn)中發(fā)生的點(diǎn)突變阻止miR156的切割，導(dǎo)致水稻植株分蘗數(shù)減少，每穗枝梗數(shù)增多，耐倒伏性增強(qiáng)，最終籽粒產(chǎn)量增加（Jiao等，2010；Miura等，2010）。而miR156眾多SPL靶基因例如OsSPL14、OsSPL17能夠由另一miRNA家族成員miR529負(fù)向調(diào)控,兩者協(xié)同共同調(diào)節(jié)水稻穗枝梗的發(fā)育（Wang等，2015）。此外，水稻OsSPL14基因能夠直接調(diào)控miR172及其前體，進(jìn)而影響其靶基因OsAP2的表達(dá)（Wang等，2015）。有些miRNA不僅參與植物生長過程，也和脅迫耐性相關(guān)。水稻miR393調(diào)節(jié)開花時間，旗葉傾斜角度，主根及冠根生長，而過量表達(dá)會降低水稻對鹽脅迫和干旱脅迫的耐性（Bian等，2012;Xia等，2012）。在水稻中過量表達(dá)miR166能降低金屬轉(zhuǎn)運(yùn)子OsHMA2(heavymetalATPase2)及OsHMA3基因表達(dá)，從而減少鎘從根部到地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)以及籽粒中鎘的積累（Ding等，2018）。總之，miRNA在植物生長發(fā)育、代謝以及脅迫應(yīng)答等方面均具有重要作用（Voinnet，2009；Sun，2012）。大多數(shù)miRNA家族在不同物種中功能高度保守（Cuperus等，2011），而它們的靶基因功能一般也相對保守（Sun，2012）。例如，miR319-TCP4通過調(diào)控茉莉酸合成基因的表達(dá)及內(nèi)源茉莉酸含量影響番茄對根結(jié)線蟲的耐性（Zha

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文13氣，保持濾紙濕潤，前2d在溫室（22/18°C,白天/夜間）中暗處理，之后見光（250μmolm2s1）培養(yǎng)。第4d時，將CaCl2溶液濃度調(diào)整為1mM，pH降至4.5，溶液中添加不同濃度的鋁，并設(shè)置對照（0μM鋁）。圖2.1快速鑒定植物發(fā)芽期耐鋁性裝置結(jié)構(gòu)示意圖。（A）為該裝置整體結(jié)構(gòu);（B）為播種蓋和通氣組件;（C）為播種蓋和通氣組件分解結(jié)構(gòu)。Figure2.1Schematicdiagramofthedeviceforrapididentificationofplantaluminumtoleranceatgerminationstage.(A)theoverallstructureofthedevice;(B)theseedingcoverandtheaeratedcomponent;(C)thedisassemblystructureoftheseedingcoverandtheaeratedcomponent.2.2.2HvATF1全長CDS克隆按照MiniBEST植物RNA提取試劑盒（TaKaRa,Japan）說明書提取GoldenPromise根部總RNA,隨后用反轉(zhuǎn)錄試劑盒PrimeScriptⅡ1stStrandcDNASynthesisKit（TaKaRa,Japan）合成cDNA。將擬南芥AtSTOP1和水稻OsART1氨基酸序列在大麥基因組數(shù)據(jù)庫IPK（https://webblast.ipk-gatersleben.de/barley_ibsc/）中進(jìn)行同源比對，匹配程度最高的參考序列為AK252406.1，依此設(shè)計引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增反應(yīng)。擴(kuò)增片段經(jīng)純化后與pGEM-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁誘導(dǎo)植物根系分泌有機(jī)酸陰離子的機(jī)理及其調(diào)控（英文）[J]. Jian-li YANG,Wei FAN,Shao-jian ZHENG.  Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2019(06)
[2]Alleviation by abscisic acid of Al toxicity in rice bean is not associated with citrate efflux but depends on ABI5-mediated signal transduction pathways[J]. Wei Fan,Jia Meng Xu,Pei Wu,Zhi Xin Yang,He Qiang Lou,Wei Wei Chen,Jian Fen Jin,Shao Jian Zheng,Jian Li Yang.  Journal of Integrative Plant Biology. 2019(02)
[3]Protecting Cell Walls from Binding Aluminum by Organic Acids Contributes to Aluminum Resistance[J]. Ya-Ying Li1, Yue-Jiao Zhang2, Yuan Zhou1, Jian-Li Yang2 and Shao-Jian Zheng2(1Ministry of Agriculture Key Laboratory for Non-Point Pollution Control, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China; 2State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Life Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China).  Journal of Integrative Plant Biology. 2009(06)



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