本文關鍵詞：蘋果鉀轉運蛋白基因家族表達及干旱條件下根系鉀吸收轉運特性分析

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【摘要】：鉀(K+)作為重要的礦質營養(yǎng)元素之一,參與植物的多個生理過程,并影響著作物的產量和質量。植物根系對K的吸收能力不僅受土壤中有效鉀的濃度影響,且受土壤水分條件高度調控。為了解析干旱條件下蘋果K+吸收利用特性,本文從基因水平篩選了蘋果K轉運蛋白基因,分析了它們組織器官表達特性,并在水培試驗條件下,運用非損傷微側技術(Non-invasive Micro-test Technique,NMT),研究干旱(15%PEG)和低鉀脅迫下對其生理生長與根部K+、H+流速的影響。主要結果如下:1.通過已存在的蘋果基因組數據庫篩選了K+轉運蛋白基因,分析其系統(tǒng)發(fā)育關系,并利用qRT-PCR檢測了其在平邑甜茶砧木中果實發(fā)育過程和各器官組織的表達特性。結果表明,在蘋果中存在65個K+轉運蛋白基因,包括CHX家族(33)、HAK家族(24)、HKT家族(1)和KEA家族(7),它們與擬南芥K+轉運蛋白基因高度同源,其基因結構相對保守,并且不均勻地分布在13條染色體上。定量表達分析發(fā)現(xiàn),K+轉運蛋白基因具有不同的表達模式,其中在根中高度表達的基因有32個,在葉片中高度表達的基因有12個,在莖尖中高度表達的基因有11個,在果實中高度表達的基因有19個。研究結果為揭示蘋果K+轉運蛋白基因的功能提供基礎資料。2.在水培系統(tǒng)中,利用15%PEG模擬干旱處理平邑甜茶幼苗,通過綜合生理指標,葉片相對含水量及K+含量檢測結果表明,平邑甜茶為干旱敏感植株,干旱脅迫降低了根系對K+的吸收與利用,并影響其生長發(fā)育;低鉀脅迫下(K:0.05mM),根系生長明顯受到抑制,根系吸收轉運K+能力與對照組相似,K+與H+流的檢測結果也支持這一判斷;干旱低鉀脅迫(15%PEG、K:0.05mM)組在培養(yǎng)12天左右死亡,說明水分脅迫與K+的吸收有著必然的聯(lián)系。3.平邑甜茶在15%PEG誘導的干旱脅迫下,根系K+吸收與H+外排趨勢有不同程度的降低,當被通道蛋白抑制劑CsCl與PM H+-ATPase抑制劑原釩酸鹽(Orthovanadate)作用時,后者抑制K+吸收與H+外排程度更大,且實時熒光定量PCR結果顯示,6個K+轉運蛋白基因均呈現(xiàn)上調趨勢,其中來自于KUP家族的MDP0000247022響應最為明顯,說明在旱脅迫下,K+轉運蛋白基因被誘導激活,K+/H+逆轉運蛋白主要介導根系K+吸收;平邑甜茶對照組與低鉀脅迫組,在Cs Cl與原釩酸鹽2種抑制劑作用下,根系K+吸收與H+外排下降程度相類似,說明在空白對照與低鉀脅迫下,K+通道蛋白與轉運蛋白在根系K+的吸收上有著相同的貢獻。
【關鍵詞】：蘋果 鉀 干旱 轉運蛋白 非損傷微測
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S661.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文獻綜述10-14
• 1.1 土壤中K素的現(xiàn)狀10
• 1.2 鉀素對植物生理生態(tài)的影響10
• 1.3 植物對鉀的吸收機理10-12
• 1.3.1 K~+的分類運輸10-11
• 1.3.2 K~+轉運蛋白的生理功能11-12
• 1.3.3 鉀缺乏的感知機制12
• 1.4 干旱脅迫影響礦質離子的吸收12-13
• 1.5 本研究的目的與意義13-14
• 第二章 蘋果K~+轉運蛋白基因家族的鑒定與表達分析14-27
• 2.1 材料和方法14-17
• 2.1.1 試驗材料14-15
• 2.1.2 蘋果K~+轉運蛋白基因序列比對15
• 2.1.3 跨膜結構域預測及亞細胞定位15
• 2.1.4 繪制染色體定位圖15
• 2.1.5 確定保守結構域及構建系統(tǒng)進化樹15
• 2.1.6 分析序列的內含子外顯子15
• 2.1.7 RNA提取和cNDA合成15
• 2.1.8 熒光定量PCR15-17
• 2.2 結果與分析17-25
• 2.2.1 蘋果K~+轉運蛋白基因的鑒定17-20
• 2.2.2 蘋果K~+轉運蛋白基因的染色體定位20
• 2.2.3 蘋果K~+轉蛋白基因家族進化樹的構建20
• 2.2.4 蘋果K~+轉蛋白基因家族成員的基因結構分析20-22
• 2.2.5 蘋果K~+轉蛋白基因的組織表達分析22-25
• 2.3 討論25-27
• 第三章 干旱低鉀脅迫下根系吸收轉運K~+特性分析27-43
• 3.1 試驗材料27
• 3.2 試驗方法27-32
• 3.2.1 逆境處理27-28
• 3.2.2 生長參數測定28
• 3.2.3 相對含水量測定28-29
• 3.2.4 根部指標測定29
• 3.2.5 K~+含量測定29
• 3.2.6 NMT系統(tǒng)設置29
• 3.2.7 離子選擇性微電極的準備29-30
• 3.2.8 離子選擇性微電極的校準30
• 3.2.9 空白對照組K~+與H~+流速的測定30
• 3.2.10 抑制劑處理后K~+與H~+流速的測定30-31
• 3.2.11 流速數據分析31
• 3.2.12 RNA提取和cNDA合成31-32
• 3.2.13 熒光定量PCR32
• 3.3 結果與分析32-39
• 3.3.1 15%PEG、低鉀脅迫對不同基因型砧木實生苗的生理影響32-35
• 3.3.2 15%PEG、低鉀脅迫平邑甜茶砧木實生苗相對含水量的影響35
• 3.3.3 15%PEG、低鉀脅迫平邑甜茶砧木實生苗K含量的影響35-36
• 3.3.4 平邑甜茶根系掃點36-37
• 3.3.5 不同處理對平邑甜茶根系K~+平均流速的影響37-38
• 3.3.6 不同處理對平邑甜茶根系H~+平均流速的影響38-39
• 3.3.7 蘋果根系K轉蛋白基因的表達分析39
• 3.4 討論39-43
• 3.4.1 15%PEG模擬干旱脅迫對平邑甜茶砧木實生苗生理的影響39-40
• 3.4.2 低鉀脅迫對平邑甜茶砧木實生苗生理功能的影響40-41
• 3.4.3 干旱與低鉀脅迫下平邑甜茶根系K~+流速檢測41-42
• 3.4.4 蘋果根系K~+轉蛋白基因的表達分析42-43
• 第四章 結論43-44
• 參考文獻44-50
• 致謝50-51
• 作者簡介51

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