【摘要】：磷是植物生長發(fā)育重要的礦質(zhì)元素,也是核酸、磷脂和ATP等生物分子的關(guān)鍵成分。土壤中磷的存在方式有很多種,但分布不均而且常以難溶性化合物形式存在,難以滿足植物的生長需求。植物PHT1基因家族主要調(diào)控植物根系對土壤中磷的吸收以及植物體內(nèi)細(xì)胞間磷的轉(zhuǎn)運(yùn)。因此,為了提高植物在磷缺乏時(shí)的耐受力,獲得能夠高效吸收利用磷的植株,本研究從對非生物脅迫有高耐受力的鹽芥中,克隆到2個(gè)PHT1基因,并將其轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),以探討基因功能并獲得具有耐低磷脅迫的植株。本論文在前期研究基礎(chǔ)上,通過實(shí)時(shí)定量PCR分析鹽芥PHT1基因家族14個(gè)成員在鹽芥體內(nèi)的表達(dá)模式,篩選并克隆了低磷條件下高表達(dá)的Thhalv10003186m和Thhalv10009424m,分別命名為TsPHT1;1和TsPHT1;8基因。通過農(nóng)桿菌介導(dǎo),轉(zhuǎn)化擬南芥和大豆,獲得了轉(zhuǎn)35S:TsPHT1;8的擬南芥、轉(zhuǎn)35S:TsPHT1;1的擬南芥和大豆。用不同磷濃度的培養(yǎng)基處理轉(zhuǎn)35S:TsPHT1;8擬南芥,測定其根長、側(cè)根密度、磷含量等。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與野生型植株相比,轉(zhuǎn)基因植株的根長和磷含量等在低磷環(huán)境中均有增加,側(cè)根密度有所下降。用不同磷濃度的Hoagland營養(yǎng)液處理轉(zhuǎn)35S:TsPHT1;1的擬南芥和大豆。結(jié)果發(fā)現(xiàn),受低磷脅迫時(shí),轉(zhuǎn)基因植株的生長狀況優(yōu)于野生型,葉片中總磷和無機(jī)磷含量也顯著提高。綜上所述,在低磷條件下,鹽芥TsPHT1;1和TsPHT1;8基因可以提高擬南芥和大豆吸收磷的效率,增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植株耐低磷脅迫的能力。本研究不僅為進(jìn)一步闡明植物PHT1基因?qū)α姿匚绽玫恼{(diào)控機(jī)理奠定了基礎(chǔ),也為獲得磷高效利用型轉(zhuǎn)基因植物提供了兩種有潛力的候選功能基因。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2
【圖文】：

圖 2-1 鹽芥 Thhalv10003186m 和 Thhalv10009424m 基因在地上部分的定量分析Figure 2-1 Quantitative analysis of Thhalv10003186m and Thhalv10009424m genes in theThellungiella salsuginea shoots根據(jù)圖 2-1 至 2-4 可知，14 個(gè)鹽芥 PHT1 基因家族的成員在地上部分表達(dá)情況。Thhalv10003186m 和 Thhalv10009424m 這 2 個(gè)基因的表達(dá)量均隨著處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，見圖 2-1。其中，Thhalv10003186m 基因在 0 μM和 50 μM 磷濃度處理 12 h 后開始大量表達(dá)，并顯著高于對照，在兩種磷濃度處理 24 h 時(shí)表達(dá)量達(dá)到峰值，分別是對照的 73 倍和 7.75 倍，之后其表達(dá)水平隨著處理時(shí)間的增加而降低，處理 3 d 后，該基因的表達(dá)量分別下降到對照的 1.78 倍和 1.65 倍，而在 625 μM 磷濃度處理 48 h 后，該基因的表達(dá)量達(dá)到峰值，是對照的 1.71 倍；Thhalv10009424m 基因在不同磷濃度處理 12 h 后開始陸續(xù)表達(dá)，三種磷濃度處理 48 h 后表達(dá)量均達(dá)到峰值，且與對照差異明顯，分別是對照的22.01、5.06 和 3.03 倍，當(dāng)處理時(shí)間為 3 d 時(shí)，該基因的表達(dá)量分別是對照的 2.97、2.48 和 1.85 倍。

圖 2-2 鹽芥 Thhalv10010274m、Thhalv10016497m 和 Thhalv10003340m 基因在地上部分的定量分析Figure 2-2 Quantitative analysis of Thhalv10010274m, Thhalv10016497 and Thhalv10003340mgenes in the Thellungiella salsuginea shootsThhalv10010274m 和 Thhalv10016497m 基因的表達(dá)量在不同磷濃度處理下均隨著處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先降低再升高再降低的趨勢，Thhalv10003340m 基因在0、50 μM 磷處理時(shí)也符合上述規(guī)律，而在 625 μM 磷處理時(shí)表達(dá)量呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，見圖 2-2。其中 Thhalv10010274m 基因在 0 μM 磷濃度處理 48 h 后開始大量表達(dá)并達(dá)到峰值，是對照的 1.8 倍，在 50 μM 和 625 μM 磷濃度處理后表達(dá)量均低于或接近對照；Thhalv10016497m 基因的表達(dá)量在 0 μM 和 50 μM 磷濃度處理 24 h 后開始大量表達(dá)并高于對照，在 625 μM 磷濃度處理后其表達(dá)量低于對照，其中該基因的表達(dá)量在 0 μM 磷濃度處理 48 h 后達(dá)到峰值是對照的 2.1倍，在 50 μM 磷濃度處理 24 h 后達(dá)到峰值是對照的 1.9 倍；Thhalv10003340m 基因在 0 μM 和 50 μM 磷濃度處理 48 h 后表達(dá)量達(dá)到峰值，分別是對照的 1.09 和

表達(dá)量隨著處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢，見圖2-3。其中，Thhalv10003183m 基因在不同的磷濃度處理 24 h 后表達(dá)量均達(dá)到峰值并高于對照，分別是對照的 2.33、8.13 和 1.51 倍；Thhalv10018375m 基因的表達(dá)量在 0 μM 磷濃度處理 48 h 后達(dá)到峰值是對照的 1.22 倍，在 50 μM 磷濃度處理 24 h 后達(dá)到峰值是對照的 1.21 倍，而在 625 μM 磷濃度處理下其表達(dá)量都低于或接近對照。Thhalv10003187m 基因的表達(dá)量在不同磷濃度處理下均呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢，該基因在不同磷濃度處理 48 h 后開始大量表達(dá)并高于對照的表達(dá)水平，處理 3 d 后其表達(dá)量到達(dá)峰值，分別是對照的 1.46、1.64 和 1.29 倍。

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