磷是植物生長和代謝中不可缺少的主要礦質(zhì)元素,它是磷脂、核酸、ATP等生物分子的重要組成部分。土壤中可利用的無機磷含量極低,為了應(yīng)對低磷環(huán)境,植物進化了一些策略,植物與叢枝菌根真菌之間形成的共生關(guān)系是其策略之一。AM真菌在促進植物吸收營養(yǎng)元素方面施展著重要作用,其相關(guān)的研究受到越來越多的關(guān)注。玉米(Zea mays L.)是重要的糧食作物,低磷脅迫嚴重影響其產(chǎn)量。目前的研究現(xiàn)狀表明,AM真菌能有效促進玉米對磷的吸收,但對相關(guān)調(diào)控機制的深入研究較缺乏。已有研究發(fā)現(xiàn),植物中的PHT1(Phosphate transporter 1)家族在磷酸鹽的共生吸收和轉(zhuǎn)運中起重要作用。因此,從玉米中找到能夠提高磷的攝取效率(PAE)和磷的利用效率(PUE)的磷轉(zhuǎn)運蛋白,研究玉米PHT1基因在低磷和菌根共生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的分子調(diào)控機制,對發(fā)展高效利用磷的作物分子育種技術(shù)以及對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本研究通過生物信息學(xué)方法對玉米B73基因組的PHT1基因進行了鑒定。通過植物的過表達和突變體酵母的回補實驗研究了 ZmPHT1;9在磷吸收和轉(zhuǎn)運中的功能。進一步通過酵母單雜交、酵母雙雜交和雙分子熒光互補對...

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 磷營養(yǎng)元素概述
        1.1.1 磷的重要性
        1.1.2 植物缺磷現(xiàn)狀
    1.2 植物對缺磷應(yīng)對策略
        1.2.1 磷轉(zhuǎn)運蛋白參與磷的吸收和轉(zhuǎn)運
        1.2.2 叢枝菌根真菌促進植物對磷的吸收
    1.3 PHT1磷轉(zhuǎn)運蛋白研究進展
        1.3.1 植物及微生物中鑒定的PHT1基因
        1.3.2 磷轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)運機制
        1.3.3 與菌根共生相關(guān)的磷轉(zhuǎn)運蛋白研究進展
    1.4 低磷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子
    1.5 菌根信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子
    引言
第二章 ZmPHT1家族的鑒定、進化分析及AM真菌誘導(dǎo)分析
    引言
    2.1 實驗材料與方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 玉米培養(yǎng)與處理
        2.1.3 菌根侵染的檢測
        2.1.4 葉綠素含量的測定
        2.1.5 植物磷元素含量的測定
        2.1.6 生物信息學(xué)分析
        2.1.7 玉米根總RNA的提取
        2.1.8 酵母突變體回補實驗
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 低磷脅迫下AM真菌促進玉米的生長
        2.2.2 低磷脅迫下AM真菌提高玉米葉綠素的含量
        2.2.3 低磷脅迫下AM真菌促進玉米對磷的吸收
        2.2.4 玉米PHT1基因家族的鑒定及屬性
        2.2.5 玉米PHT1家族基因的結(jié)構(gòu)及進化
        2.2.6 玉米PHT1基因與已報道的PHT1基因的進化關(guān)系
        2.2.7 玉米PHT1家族基因的定位及復(fù)制
        2.2.8 玉米PHT1家族基因的組織模式
        2.2.9 低磷條件下玉米PHT1基因的表達分析
        2.2.10 玉米PHT1基因回補酵母突變體
        2.2.11 AM真菌共生條件下玉米PHT1基因表達模式分析
        2.2.12 玉米PHT1的啟動子元件分析
    2.3 討論
第三章 ZmPHT1;9基因磷吸收及轉(zhuǎn)運功能分析
    引言
    3.1 實驗材料及方法
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 菌株及載體材料
        3.1.3 酶及試劑
        3.1.4 儀器設(shè)備
        3.1.5 實驗方法
    3.2 實驗結(jié)果與分析
        3.2.1 ZmPHT1;9的分子特征及克隆
        3.2.2 ZmPHT1;9的啟動子活性分析
        3.2.3 ZmPHT1;9的亞細胞定位
        3.2.4 ZmPHT1;9回補酵母突變體
        3.2.5 ZmPHT1;9過表達水稻的獲得與鑒定
        3.2.6 ZmPHT1;9過表達水稻不同磷處理下的表型分析
        3.2.7 ZmPHT1;9過表達對水稻其它低磷響應(yīng)基因表達的影響
    3.3 討論
第四章 AM真菌對ZmPHT1;9的調(diào)控分析
    引言
    4.1 實驗材料和方法
        4.1.1 植物、菌株及載體材料
        4.1.2 酶及試劑
        4.1.3 ZmPHT1;9啟動子的克隆及載體構(gòu)建
        4.1.4 百脈根毛狀根與AM真菌共生體系的建立
        4.1.5 百脈根毛狀根與AM真菌共生的檢測及觀察
        4.1.6 RNA的提取、質(zhì)量檢測及qRT-PCR
    4.2 實驗結(jié)果與分析
        4.2.1 轉(zhuǎn)基因百脈根毛狀根的獲得及鑒定
        4.2.2 轉(zhuǎn)基因百脈根毛狀根與AM真菌共生體系的建立及鑒定
        4.2.3 AM真菌對ZmPHT1;9的調(diào)控分析
        4.2.4 RNA的提取及質(zhì)量檢測
        4.2.5 磷轉(zhuǎn)運及共生相關(guān)基因的qRT-PCR分析
    4.3 討論
第五章 AM真菌誘導(dǎo)ZmPHT1;9的分子機制研究
    引言
    5.1 實驗材料和方法
        5.1.1 植物、菌株及載體材料
        5.1.2 酶及試劑
        5.1.3 cDNA全長擴增
        5.1.4 酵母雙雜交實驗
        5.1.5 酵母單雜交實驗
        5.1.6 雙分子熒光互補實驗
    5.2 實驗結(jié)果與分析
        5.2.1 玉米ZmPHR-like基因的克隆及分析
        5.2.2 玉米ZmPHR-like基因的功能分析
        5.2.3 玉米ZmPHR-like對PHT1基因的調(diào)控分析
        5.2.4 玉米ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1和ZmHAM2基因的克隆及分析
        5.2.5 ZmPHR-like與ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1、ZmHAM2的互作分析
        5.2.6 ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1和ZmHAM2的互作分析
    5.3 討論
結(jié)論
參考文獻
附錄
作者簡介
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號：3811459