盐芥磷酸转运蛋白基因的克隆和功能分析

发布时间：2020-08-09 16:32

【摘要】：磷是植物生长发育重要的矿质元素,也是核酸、磷脂和ATP等生物分子的关键成分。土壤中磷的存在方式有很多种,但分布不均而且常以难溶性化合物形式存在,难以满足植物的生长需求。植物PHT1基因家族主要调控植物根系对土壤中磷的吸收以及植物体内细胞间磷的转运。因此,为了提高植物在磷缺乏时的耐受力,获得能够高效吸收利用磷的植株,本研究从对非生物胁迫有高耐受力的盐芥中,克隆到2个PHT1基因,并将其转入植物体内,以探讨基因功能并获得具有耐低磷胁迫的植株。本论文在前期研究基础上,通过实时定量PCR分析盐芥PHT1基因家族14个成员在盐芥体内的表达模式,筛选并克隆了低磷条件下高表达的Thhalv10003186m和Thhalv10009424m,分别命名为TsPHT1;1和TsPHT1;8基因。通过农杆菌介导,转化拟南芥和大豆,获得了转35S:TsPHT1;8的拟南芥、转35S:TsPHT1;1的拟南芥和大豆。用不同磷浓度的培养基处理转35S:TsPHT1;8拟南芥,测定其根长、侧根密度、磷含量等。结果发现,与野生型植株相比,转基因植株的根长和磷含量等在低磷环境中均有增加,侧根密度有所下降。用不同磷浓度的Hoagland营养液处理转35S:TsPHT1;1的拟南芥和大豆。结果发现,受低磷胁迫时,转基因植株的生长状况优于野生型,叶片中总磷和无机磷含量也显著提高。综上所述,在低磷条件下,盐芥TsPHT1;1和TsPHT1;8基因可以提高拟南芥和大豆吸收磷的效率,增强转基因植株耐低磷胁迫的能力。本研究不仅为进一步阐明植物PHT1基因对磷素吸收利用的调控机理奠定了基础,也为获得磷高效利用型转基因植物提供了两种有潜力的候选功能基因。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.2
【图文】：

图 2-1 盐芥 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根据图 2-1 至 2-4 可知，14 个盐芥 PHT1 基因家族的成员在地上部分表达情况。Thhalv10003186m 和 Thhalv10009424m 这 2 个基因的表达量均随着处理时间的增加呈现先增加后下降的趋势，见图 2-1。其中，Thhalv10003186m 基因在 0 μM和 50 μM 磷浓度处理 12 h 后开始大量表达，并显著高于对照，在两种磷浓度处理 24 h 时表达量达到峰值，分别是对照的 73 倍和 7.75 倍，之后其表达水平随着处理时间的增加而降低，处理 3 d 后，该基因的表达量分别下降到对照的 1.78 倍和 1.65 倍，而在 625 μM 磷浓度处理 48 h 后，该基因的表达量达到峰值，是对照的 1.71 倍；Thhalv10009424m 基因在不同磷浓度处理 12 h 后开始陆续表达，三种磷浓度处理 48 h 后表达量均达到峰值，且与对照差异明显，分别是对照的22.01、5.06 和 3.03 倍，当处理时间为 3 d 时，该基因的表达量分别是对照的 2.97、2.48 和 1.85 倍。

图 2-2 盐芥 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 基因的表达量在不同磷浓度处理下均随着处理时间的增加呈现先降低再升高再降低的趋势，Thhalv10003340m 基因在0、50 μM 磷处理时也符合上述规律，而在 625 μM 磷处理时表达量呈现先降低再升高的趋势，见图 2-2。其中 Thhalv10010274m 基因在 0 μM 磷浓度处理 48 h 后开始大量表达并达到峰值，是对照的 1.8 倍，在 50 μM 和 625 μM 磷浓度处理后表达量均低于或接近对照；Thhalv10016497m 基因的表达量在 0 μM 和 50 μM 磷浓度处理 24 h 后开始大量表达并高于对照，在 625 μM 磷浓度处理后其表达量低于对照，其中该基因的表达量在 0 μM 磷浓度处理 48 h 后达到峰值是对照的 2.1倍，在 50 μM 磷浓度处理 24 h 后达到峰值是对照的 1.9 倍；Thhalv10003340m 基因在 0 μM 和 50 μM 磷浓度处理 48 h 后表达量达到峰值，分别是对照的 1.09 和

表达量随着处理时间的增加呈现先降低后升高再降低的趋势，见图2-3。其中，Thhalv10003183m 基因在不同的磷浓度处理 24 h 后表达量均达到峰值并高于对照，分别是对照的 2.33、8.13 和 1.51 倍；Thhalv10018375m 基因的表达量在 0 μM 磷浓度处理 48 h 后达到峰值是对照的 1.22 倍，在 50 μM 磷浓度处理 24 h 后达到峰值是对照的 1.21 倍，而在 625 μM 磷浓度处理下其表达量都低于或接近对照。Thhalv10003187m 基因的表达量在不同磷浓度处理下均呈现先下降后增加的趋势，该基因在不同磷浓度处理 48 h 后开始大量表达并高于对照的表达水平，处理 3 d 后其表达量到达峰值，分别是对照的 1.46、1.64 和 1.29 倍。

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