当前位置:主页 > 科技论文 > 基因论文 >

苹果cystatin家族基因MpCYS4在低氮胁迫响答中的功能研究

发布时间:2018-04-07 17:35

  本文选题:M26 切入点:低氮胁迫 出处:《西北农林科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂(CYS)是在植物体内能可逆地抑制半胱氨酸蛋白酶活性的一类蛋白家族。CYS基因已在拟南芥、水稻、大豆等多种植物中被鉴定,并揭示了该类基因在不同物种中的结构特征和生物学功能。苹果属于喜硝植物,氮胁迫会严重影响苹果的生长发育、果实品质和产量。有关苹果CYS基因在氮胁迫下的功能研究,尚未见报道。本课题前期鉴定了苹果cystatins基因家族成员,在富平楸子中克隆出MpCYS4基因(即Md CYS21),并获得过表达MpCYS4基因的M26转基因植株。本研究在此基础上,系统的分析了苹果CYS基因在低氮胁迫下的表达的变化。采用组培、沙培和水培的实验手段研究了MpCYS4转基因植株对低氮胁迫的抗性。获得如下结果:1、苹果砧木M26低氮胁迫处理的结果表明:低氮处理显著抑制了M26的生长。低氮处理组M26的干重、株高、茎粗、叶绿素含量、净光合速率等指标显著小于对照组,植株表现出典型的缺氮症状。在课题前期研究基础上,选取6个苹果CYS基因,分析其在低氮胁迫下的表达发现,这6个基因均受低氮胁迫的诱导,表达量上调显著。初步确认选取的6个苹果CYS基因(Md CYS1、Md CYS8、Md CYS15、Md CYS20、Md CYS21、Md CYS26)均参与了M26低氮响应过程。2、组培法研究MpCYS4基因响应低氮胁迫的结果表明:极低氮处理和无氮处理,转基因植株生长势优于野生型。并且,转基因植株的根系的根的数目、长度、表面积等方面明显大于野生型。初步表明MpCYS4基因的过量表达增强了M26对氮胁迫的抗性。3、沙培法研究MpCYS4基因响应低氮胁迫的结果表明:低氮条件下,M26转基因植株的根部和地上部的生物量、光合色素含量和净光合速率明显大于野生型,但是根冠比小于野生型。同时,MpCYS4基因的过量表达,导致低氮胁迫下叶片的气孔导度下降,叶片中H2O2积累量显著降低,而且成熟叶片中全氮含量大于野生型。4、水培法研究MpCYS4基因响应低氮胁迫的结果表明:低氮条件下,M26转基因植株的根部和地上部的生物量、光合色素含量明显大于野生型。M26转基因植株中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性显著大于野生型,叶片中的H2O2积累量显著低于野生型植株。M26转基因植株叶片中硝酸根转运蛋白基因Md NPF6.8、Md NPF6.9、Md NRT2.4和Md NRT2.7的表达量上调显著。综上所述,通过低氮胁迫下M26的表型与苹果CYS基因表达,及过表达MpCYS4转基因M26植株对低氮胁迫的抗性的关联分析,初步确定苹果CYS基因参与了植物的低氮响应。
[Abstract]:CYS, a plant cysteine protease inhibitor, is a family of proteins that can inhibit the activity of cysteine protease in plants. CYS gene has been identified in Arabidopsis, rice, soybean and many other plants.The structural characteristics and biological functions of these genes in different species were revealed.Apple is a nitrate plant, nitrogen stress will seriously affect the growth and development of apple, fruit quality and yield.The function of CYS gene in apple under nitrogen stress has not been reported.In this study, the members of cystatins gene family of apple were identified, MpCYS4 gene (Md CYS21) was cloned from Liriodendron mandshurica, and M26 transgenic plants expressing MpCYS4 gene were obtained.On the basis of this study, the changes of CYS gene expression in apple under low nitrogen stress were systematically analyzed.The resistance of MpCYS4 transgenic plants to low nitrogen stress was studied by tissue culture, sand culture and hydroponics.The results were as follows: 1. The results of low nitrogen stress on apple rootstock M26 showed that the growth of M26 was significantly inhibited by low nitrogen treatment.The dry weight, plant height, stem diameter, chlorophyll content and net photosynthetic rate of M26 in low nitrogen treatment group were significantly lower than those in control group.On the basis of previous study, six apple CYS genes were selected and their expression under low nitrogen stress was analyzed. It was found that all of the six genes were induced by low nitrogen stress and the expression levels were significantly up-regulated.The growth potential of transgenic plants was better than that of wild type.Moreover, the number, length and surface area of roots of transgenic plants were obviously larger than that of wild type.The results showed that the overexpression of MpCYS4 gene enhanced the resistance of M26 to nitrogen stress. The results of MpCYS4 gene response to low nitrogen stress showed that the biomass of root and shoot of M26 transgenic plants under low nitrogen stress was increased.The photosynthetic pigment content and net photosynthetic rate were significantly higher than those of wild type, but the ratio of root to shoot was lower than that of wild type.At the same time, the overexpression of MpCYS4 gene resulted in the decrease of stomatal conductance and H2O2 accumulation in leaves under low nitrogen stress.The total nitrogen content in mature leaves was higher than that in wild type. The results of MpCYS4 gene response to low nitrogen stress showed that: under low nitrogen condition, the biomass of root and shoot of M26 transgenic plants was higher than that of wild type.The content of photosynthetic pigment was significantly higher than that of wild type. M26 transgenic plants. The activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) were significantly higher than those of wild type.The accumulation of H2O2 in leaves was significantly lower than that in wild-type plants. Md NPF6.8 and Md NPF6.9 Md NRT2.4 and Md NRT2.7 were up-regulated significantly.In conclusion, the relationship between the phenotype of M26 under low nitrogen stress and the expression of CYS gene in apple and the resistance to low nitrogen stress of transgenic M26 transgenic plants with overexpression of MpCYS4 was analyzed. It was preliminarily confirmed that the CYS gene of apple was involved in the response to low nitrogen stress in plants.
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S661.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马国霞;;苹果属植物的分类学研究进展[J];现代农业科技;2012年18期

2 刘捍中;任庆棉;傅仓生;;苹果属植物花粉形态的观察[J];中国果树;1986年02期

3 李育农;世界苹果和苹果属植物基因中心的研究初报[J];园艺学报;1989年02期

4 江宁拱;;苹果属植物幼叶卷迭式研究[J];西南农业大学学报;1989年04期

5 过国南;西北地区苹果业可持续发展的对策[J];农业科技通讯;2000年12期

6 张士刚;苹果配偶 果多质优[J];湖北林业科技;2000年01期

7 张敏;刘志;杨巍;;你了解苹果吗?[J];果树实用技术与信息;2001年12期

8 李增裕,孙建设,孙宁;苹果耐盐性研究进展[J];河北农业大学学报;2003年S1期

9 孙永生;彭家坪地区苹果开花多结果少原因及对策[J];甘肃农业;2003年01期

10 丁泽锋;苹果配偶 果多质优[J];山西农业;2004年01期

相关会议论文 前10条

1 李育农;;世界苹果属植物的起源演化研究新进展[A];中国园艺学会成立70周年纪念优秀论文选编[C];1999年

2 李坤明;胡忠荣;陈伟;;滇西北野生苹果属种质资源及开发利用[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年

3 王昆;刘凤之;曹玉芬;龚欣;刘立军;;我国苹果属野生种质资源收集、保存与研究利用[A];全国首届野生果树资源与开发利用学术研讨会论文汇编[C];2004年

4 张元元;李小孟;周志钦;;栽培苹果(Malus domestica Borkh.)及其近缘种间的分子谱系关系研究(摘要)[A];第二届全国果树分子生物学学术研讨会论文集[C];2009年

5 王强;张茂君;;分子标记技术在苹果属植物遗传育种研究上的应用[A];中国园艺学会第六届青年学术讨论会论文集[C];2004年

6 王强;张茂君;;分子标记及其在苹果属植物研究上的应用[A];2003年全国作物遗传育种学术研讨会论文集[C];2003年

7 章黎黎;杨晓红;;基于果实表皮微形态特征的苹果属植物系统学研究[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年

8 李育农;李晓林;;苹果属植物真苹果组Eumalus Zabel中苹果亚组Pumilae Rehd种间亲缘关系的探讨[A];中国园艺学会成立六十周年纪念暨第六届年会论文集(Ⅰ果树)[C];1989年

9 姚允聪;张大鹏;王有年;;水分胁迫条件下苹果属植物的光合活性与干物质积累的研究[A];中国园艺学会成立70周年纪念优秀论文选编[C];1999年

10 刘国俭;张新忠;张建阁;章德明;白景春;;苹果未减数雄配子的来源、发育及形态[A];河北省果树学会第十三届学术年会论文集[C];1995年

相关重要报纸文章 前10条

1 蒲利宏;苹果丰收了,果汁厂却闲了[N];宁夏日报;2007年

2 林葆;苹果的营养特点与施肥技术[N];中华合作时报;2001年

3 本报记者 刘锟锋;青岛苹果生产面临转型[N];青岛日报;2011年

4 本报记者 方方 通讯员 张蕾;宁夏苹果“酸” 国际畅销“甜”[N];中国经济导报;2007年

5 本报记者  贺玉莲 苏峰;酸苹果的前车之鉴[N];宁夏日报;2006年

6 吉林省大安市龙沼镇种养协会 冯雷;苹果树常见4种缺素症的防治(上)[N];河北农民报;2010年

7 经济日报记者 刘晓辰 本报记者 孙巍;陕西苹果汁为何能逐鹿国际市场[N];陕西日报;2004年

8 记者 肖涵;你骂或者不骂 “苹果”还是那个“苹果”[N];云南法制报;2012年

9 谢航 于伟;苹果树干腐病的防治[N];陕西科技报;2006年

10 兑宝峰;冬红果[N];中国花卉报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 王娜;苹果YTH结构域RNA结合蛋白基因MhYTP1和MhYTP2的功能研究[D];西北农林科技大学;2017年

2 杨洪兵;苹果属植物抗盐机理的研究[D];中国农业大学;2004年

3 冯晓明;苹果bHLH基因MdCIbHLH1克隆及功能分析[D];山东农业大学;2011年

4 李慧峰;泰沂山区苹果属植物系统学研究[D];沈阳农业大学;2012年

5 孟平;苹果蒸腾耗水特征及水分胁迫诊断预报模型研究[D];中南林学院;2005年

6 曹慧;水分胁迫诱导苹果属植物叶片衰老机理的研究[D];中国农业大学;2003年

7 彭立新;水分胁迫下苹果MAPK基因的克隆、表达特性与信号转导作用[D];山东农业大学;2003年

8 高建杰;苹果两个MYB转录因子基因的克隆与功能分析[D];南京农业大学;2011年

9 马小卫;苹果属植物种间水分利用效率的差异及其机理研究[D];西北农林科技大学;2009年

10 赵玲玲;苹果MdSAMDC2和MdICE1基因的功能鉴定以及抗逆性研究[D];山东农业大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 徐文娟;埋砖蓄水对土壤理化性质和苹果生长发育的影响[D];山西农业大学;2015年

2 范军印;苹果病虫害绿色防控技术探究[D];河北农业大学;2015年

3 窦姣;苹果疏除幼果多糖的分离纯化、药理活性及结构表征[D];陕西师范大学;2015年

4 张杰;一种苹果输送定向机构的动力学研究[D];新疆大学;2015年

5 甄方卉;苹果MdCER6的克隆、表达及对乙烯调控的反应[D];山东理工大学;2016年

6 蒋晶晶;苹果轮纹菌株XA-3中病毒的克隆及特性分析[D];华中农业大学;2016年

7 马丽达;苹果汁中嗜酸耐热菌菌学特性及控制方法研究[D];山东农业大学;2014年

8 徐扬;川西高原4种苹果属植物营养器官的解剖结构研究及抗旱策略评价[D];四川农业大学;2016年

9 李洁;苹果果皮和果肉多糖分离纯化、结构表征和抗氧化活性研究[D];陕西师范大学;2016年

10 张磊;19个苹果属植物酚类物质分析[D];西北农林科技大学;2017年



本文编号:1720172

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/1720172.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户34eaf***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com