羊草钙铁锌营养形成机理研究及VIGS体系建立
发布时间：2021-06-15 22:17
牧草中矿质元素含量既直接关系到家畜的健康状况,也间接影响人类的矿质营养。羊草（Leymus chinensis）是广泛分布于我国北方草原的野生优质牧草,在草原畜牧业发展、草地恢复等方面发挥着重要作用。我们对羊草钙铁锌营养形成的机理进行了研究,并分析了添加CaCl2对羊草光合参数和饲用品质的影响、以及它在羊草应对非生物胁迫时的调节作用。此外,还在羊草中初步建立了大麦条纹花叶病毒（Barley stripe mosaic virus,BSMV）介导的基因瞬时过表达实验体系,为羊草功能基因组学研究提供技术支持。主要结果如下:1.天然草原羊草叶Ca、Fe、Zn含量研究。锡林郭勒草原的一个样地,在调查的20种植物中,羊草叶的Ca含量排在第18位,Fe含量排在第3位,Zn含量排在第5位;另一个样地,在调查的11种植物中,羊草叶的Ca含量排在第10位,Fe含量排在第8位,Zn含量排在第7位。进一步调查发现内蒙古6个地区间羊草叶Ca、Fe、Zn含量存在显著差异。说明与其它伴生植物相比,羊草叶Ca、Fe、Zn含量因地而异。2.刈割频率、放牧强度与牛羊组合放牧以及施肥对天然草原羊草叶...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Ca2+信号传导模式[149]
内蒙古大学博士学位论文82.2.2植物对钙的吸收与储存在大多数土壤中，Ca2+浓度在0.1~20×10-3M之间[180]。根系从土壤中吸收Ca2+的主要部位为根尖和侧根开始的区域[181-182]。Ca2+主要通过两种途径（质外体、共质体）运输至木质部，然后再由木质部运输至叶片。研究表明，Ca2+向根的运输与水的流动有关[137]。当Ca2+进入根的细胞质后，能与膜上带负电荷的残基结合，使Ca2+顺着电化学梯度被转运；如果根的内皮层细胞栓化形成凯氏带，它会阻碍Ca2+和水通过细胞质向木质部的径向移动[183-184]，此时Ca2+需要穿过细胞壁和细胞间隙才能进入木质部[137]。通常情况下，细胞质中游离Ca2+浓度很低，仅为100~200nM，这样既能避免Ca2+与无机磷、ATP或其它有机磷酸盐发生沉淀反应，又能提高Ca2+在信号传导过程中的作用[137]。静息状态下，胞质Ca2+浓度约为100nM，当受到刺激后可升高至1μM，但持续的时间短暂[185]。细胞间隙及多种细胞器是胞内Ca2+的主要储存部位，液泡占细胞体积的90%~95%，是Ca2+的重要存储器官[186]，内质网、线粒体和叶绿体中的Ca2+浓度也都高于细胞质[185,187]（图1.2）。图1.2植物细胞中Ca2+的分布[188]Figure1.2SummaryofCa2+indifferentsub-cellularcompartments[188].2.3铁对植物生长的影响2.3.1铁的生理功能铁是植物体生长必需的元素，它参与DNA复制[189]、叶绿素生物合成、呼吸、光合作用等过程，同时也是电子传递链等多种酶促反应中的辅助因子[190-191]。缺铁将导致叶绿素的生
用策略Ⅰ（基于还原机制）：（1）通过H+-ATPase（AHA2）将H+转运至植物根际土壤中，加大土壤中铁的溶解度[194]，或者通过根细胞分泌酚醛化合物，增大根际周围Fe3+被还原的可能性。（2）Fe3+与质膜上的铁螯合还原酶（FRO2）结合还原为Fe2+[195-196]。（3）由铁转运蛋白IRT1吸收进入细胞[197]。禾本科植物吸收铁时常采用策略Ⅱ（利用鳌合机制）：植物根系向外分泌麦根酸类物质（MugineicAcid,MAs）[198]，与土壤中的Fe3+形成鳌合复合物，经转运蛋白YS1（YellowStripe1）和YSL（YellowStripe1-like）将Fe3+转运至细胞内[199]。图1.3植物根系吸收Fe离子的两种机制[180]Figure1.3Strategiesusedbydicot(StrategyⅠ)andgraminaceous(StrategyⅡ)plantsfortakingupmineralsfromsoil[180].Fe由根系从土壤吸收至细胞后须与柠檬酸、烟酰胺（NA）、MAs等鳌合剂结合才能实现在植物体中的转运[200-202]。在木质部中，Fe与柠檬酸盐鳌合形成复合物，经柠檬酸盐转运蛋白FRD3和OsFRDL1转运[203-204]，以Fe3+-柠檬酸盐复合物形式从根系向地上部进行长距离运输。在韧皮部中，铁转运蛋白ITP可以与Fe3+特异性地结合，以Fe3+-ITP螯合物的形式在韧皮部中转运[205]。NA可以与Fe2+/Fe3+鳌合，通过YS或YSL转运蛋白实现Fe的转运[205]。ZmYS1是最早发现的YSL转运蛋白[206]，水稻中的YSL家族包括18个成员，OsYSL15是一种Fe3+-DMA（2′-deoxymugineicacid）转运蛋白，主要负责从根际吸收Fe[207]；OsYSL2运输
【参考文献】：
期刊论文
[1]羊草种质资源耐盐碱性综合评价[J]. 梁潇,侯向阳,王艳荣,任卫波,赵青山,王照兰,李怡,武自念. 中国草地学报. 2019(03)
[2]干旱胁迫下BR与N、P、K配合对羊草生长及抗旱性的影响[J]. 宋吉轩,吕俊,宗学凤,何秀娟,徐宇,吴潇,王三根. 草业学报. 2018(11)
[3]基于MaxEnt模型的羊草适生区预测及种质资源收集与保护[J]. 武自念,侯向阳,任卫波,王照兰,常春,杨玉平,杨艳婷. 草业学报. 2018(10)
[4]种质及变温对羊草种子萌发的影响[J]. 杨伟光,刘盼盼,袁光孝,毛培胜,齐冬梅,董晓兵,刘辉,李晓霞,刘公社. 草业学报. 2018(07)
[5]羊草有性生殖数量性状对不同外源植物激素喷施时间和浓度的响应[J]. 李晓宇,王彪,张继涛,穆春生. 草地学报. 2018(04)
[6]羊草LcPIP基因遗传转化露地菊及其抗盐性鉴定[J]. 张冰冰,孙天旭,赵月明,张旸. 植物生理学报. 2018(03)
[7]刈割对天然草地影响的研究进展[J]. 张晴晴,梁庆伟,娜日苏,杨秀芳. 畜牧与饲料科学. 2018(01)
[8]羊草根、叶在干旱和盐胁迫下的生理反应[J]. 李久道,金华,朴世领,邹吉祥,郭鹏,李琳琳,王智. 草业科学. 2017(08)
[9]不同密度下羊草种群的无性繁殖对策[J]. 金晓明,兰雪,官庆新,马梁硕,张骁,张浩,张忠哲. 草地学报. 2017(04)
[10]刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应[J]. 李娜,孙宁骁,宋桂龙,濮阳雪华,周述琼,赵克奇,蒋凯. 草业学报. 2017(05)
博士论文
[1]羊草Ca2+依赖生长机理及特有组氨酸富集Ca2+结合蛋白HRC功能研究[D]. 张婷.内蒙古大学 2018
[2]刈割和放牧对呼伦贝尔草原“土—草—畜”矿物营养元素的影响[D]. 罗建川.中国农业科学院 2018
[3]干旱胁迫下植物生长调节剂对羊草生长及生理特性的影响与转录组分析[D]. 宋吉轩.西南大学 2017
[4]羊草对长期过度放牧的矮小化响应与作用机理[D]. 李西良.中国农业科学院 2016
[5]干旱胁迫下冰草AsA、GSH代谢及茉莉酸的信号调控作用[D]. 单长卷.西北农林科技大学 2010
[6]松嫩平原羊草种群模拟放牧耐受性研究[D]. 高莹.东北师范大学 2008
[7]羊草细胞差异表达基因分析与遗传转化方法研究[D]. 舒庆艳.中国科学院研究生院（植物研究所） 2005
[8]内蒙古中东部草原羊草（Leymus chinensis）种群分化的生态遗传分析[D]. 刘惠芬.南开大学 2004
硕士论文
[1]羊草叶绿体全基因组分析及分子标记开发[D]. 杨艳婷.扬州大学 2018
[2]不同环境因子对羊草生长适应性的影响研究[D]. 张燕.西南大学 2018
[3]典型草原不同放牧强度及放牧方式下牛羊食性选择研究[D]. 林斐.内蒙古大学 2017
[4]人工施肥对天然羊草草原土壤与植物群落的影响[D]. 权国玲.兰州大学 2016
[5]羊草TPI基因克隆及其相关基因对逆境胁迫的响应分析[D]. 刘欣.哈尔滨师范大学 2015
[6]不同氮素水平下白羊草生长和生理对短期干旱及复水的响应[D]. 李帅.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
[7]氮磷钾配施对桔梗生长及光合生理特性的影响研究[D]. 廖兴国.江西农业大学 2014
[8]羊草对盐碱和刈牧的响应[D]. 王艳华.东北师范大学 2011
[9]增温和施氮对松嫩草原羊草叶片矿质营养元素的影响[D]. 侯文娟.东北师范大学 2011
[10]12个禾本科牧草对低温胁迫的生理响应[D]. 高丽慧.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3231864
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Ca2+信号传导模式[149]
内蒙古大学博士学位论文82.2.2植物对钙的吸收与储存在大多数土壤中，Ca2+浓度在0.1~20×10-3M之间[180]。根系从土壤中吸收Ca2+的主要部位为根尖和侧根开始的区域[181-182]。Ca2+主要通过两种途径（质外体、共质体）运输至木质部，然后再由木质部运输至叶片。研究表明，Ca2+向根的运输与水的流动有关[137]。当Ca2+进入根的细胞质后，能与膜上带负电荷的残基结合，使Ca2+顺着电化学梯度被转运；如果根的内皮层细胞栓化形成凯氏带，它会阻碍Ca2+和水通过细胞质向木质部的径向移动[183-184]，此时Ca2+需要穿过细胞壁和细胞间隙才能进入木质部[137]。通常情况下，细胞质中游离Ca2+浓度很低，仅为100~200nM，这样既能避免Ca2+与无机磷、ATP或其它有机磷酸盐发生沉淀反应，又能提高Ca2+在信号传导过程中的作用[137]。静息状态下，胞质Ca2+浓度约为100nM，当受到刺激后可升高至1μM，但持续的时间短暂[185]。细胞间隙及多种细胞器是胞内Ca2+的主要储存部位，液泡占细胞体积的90%~95%，是Ca2+的重要存储器官[186]，内质网、线粒体和叶绿体中的Ca2+浓度也都高于细胞质[185,187]（图1.2）。图1.2植物细胞中Ca2+的分布[188]Figure1.2SummaryofCa2+indifferentsub-cellularcompartments[188].2.3铁对植物生长的影响2.3.1铁的生理功能铁是植物体生长必需的元素，它参与DNA复制[189]、叶绿素生物合成、呼吸、光合作用等过程，同时也是电子传递链等多种酶促反应中的辅助因子[190-191]。缺铁将导致叶绿素的生
用策略Ⅰ（基于还原机制）：（1）通过H+-ATPase（AHA2）将H+转运至植物根际土壤中，加大土壤中铁的溶解度[194]，或者通过根细胞分泌酚醛化合物，增大根际周围Fe3+被还原的可能性。（2）Fe3+与质膜上的铁螯合还原酶（FRO2）结合还原为Fe2+[195-196]。（3）由铁转运蛋白IRT1吸收进入细胞[197]。禾本科植物吸收铁时常采用策略Ⅱ（利用鳌合机制）：植物根系向外分泌麦根酸类物质（MugineicAcid,MAs）[198]，与土壤中的Fe3+形成鳌合复合物，经转运蛋白YS1（YellowStripe1）和YSL（YellowStripe1-like）将Fe3+转运至细胞内[199]。图1.3植物根系吸收Fe离子的两种机制[180]Figure1.3Strategiesusedbydicot(StrategyⅠ)andgraminaceous(StrategyⅡ)plantsfortakingupmineralsfromsoil[180].Fe由根系从土壤吸收至细胞后须与柠檬酸、烟酰胺（NA）、MAs等鳌合剂结合才能实现在植物体中的转运[200-202]。在木质部中，Fe与柠檬酸盐鳌合形成复合物，经柠檬酸盐转运蛋白FRD3和OsFRDL1转运[203-204]，以Fe3+-柠檬酸盐复合物形式从根系向地上部进行长距离运输。在韧皮部中，铁转运蛋白ITP可以与Fe3+特异性地结合，以Fe3+-ITP螯合物的形式在韧皮部中转运[205]。NA可以与Fe2+/Fe3+鳌合，通过YS或YSL转运蛋白实现Fe的转运[205]。ZmYS1是最早发现的YSL转运蛋白[206]，水稻中的YSL家族包括18个成员，OsYSL15是一种Fe3+-DMA（2′-deoxymugineicacid）转运蛋白，主要负责从根际吸收Fe[207]；OsYSL2运输
【参考文献】：
期刊论文
[1]羊草种质资源耐盐碱性综合评价[J]. 梁潇,侯向阳,王艳荣,任卫波,赵青山,王照兰,李怡,武自念. 中国草地学报. 2019(03)
[2]干旱胁迫下BR与N、P、K配合对羊草生长及抗旱性的影响[J]. 宋吉轩,吕俊,宗学凤,何秀娟,徐宇,吴潇,王三根. 草业学报. 2018(11)
[3]基于MaxEnt模型的羊草适生区预测及种质资源收集与保护[J]. 武自念,侯向阳,任卫波,王照兰,常春,杨玉平,杨艳婷. 草业学报. 2018(10)
[4]种质及变温对羊草种子萌发的影响[J]. 杨伟光,刘盼盼,袁光孝,毛培胜,齐冬梅,董晓兵,刘辉,李晓霞,刘公社. 草业学报. 2018(07)
[5]羊草有性生殖数量性状对不同外源植物激素喷施时间和浓度的响应[J]. 李晓宇,王彪,张继涛,穆春生. 草地学报. 2018(04)
[6]羊草LcPIP基因遗传转化露地菊及其抗盐性鉴定[J]. 张冰冰,孙天旭,赵月明,张旸. 植物生理学报. 2018(03)
[7]刈割对天然草地影响的研究进展[J]. 张晴晴,梁庆伟,娜日苏,杨秀芳. 畜牧与饲料科学. 2018(01)
[8]羊草根、叶在干旱和盐胁迫下的生理反应[J]. 李久道,金华,朴世领,邹吉祥,郭鹏,李琳琳,王智. 草业科学. 2017(08)
[9]不同密度下羊草种群的无性繁殖对策[J]. 金晓明,兰雪,官庆新,马梁硕,张骁,张浩,张忠哲. 草地学报. 2017(04)
[10]刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应[J]. 李娜,孙宁骁,宋桂龙,濮阳雪华,周述琼,赵克奇,蒋凯. 草业学报. 2017(05)
博士论文
[1]羊草Ca2+依赖生长机理及特有组氨酸富集Ca2+结合蛋白HRC功能研究[D]. 张婷.内蒙古大学 2018
[2]刈割和放牧对呼伦贝尔草原“土—草—畜”矿物营养元素的影响[D]. 罗建川.中国农业科学院 2018
[3]干旱胁迫下植物生长调节剂对羊草生长及生理特性的影响与转录组分析[D]. 宋吉轩.西南大学 2017
[4]羊草对长期过度放牧的矮小化响应与作用机理[D]. 李西良.中国农业科学院 2016
[5]干旱胁迫下冰草AsA、GSH代谢及茉莉酸的信号调控作用[D]. 单长卷.西北农林科技大学 2010
[6]松嫩平原羊草种群模拟放牧耐受性研究[D]. 高莹.东北师范大学 2008
[7]羊草细胞差异表达基因分析与遗传转化方法研究[D]. 舒庆艳.中国科学院研究生院（植物研究所） 2005
[8]内蒙古中东部草原羊草（Leymus chinensis）种群分化的生态遗传分析[D]. 刘惠芬.南开大学 2004
硕士论文
[1]羊草叶绿体全基因组分析及分子标记开发[D]. 杨艳婷.扬州大学 2018
[2]不同环境因子对羊草生长适应性的影响研究[D]. 张燕.西南大学 2018
[3]典型草原不同放牧强度及放牧方式下牛羊食性选择研究[D]. 林斐.内蒙古大学 2017
[4]人工施肥对天然羊草草原土壤与植物群落的影响[D]. 权国玲.兰州大学 2016
[5]羊草TPI基因克隆及其相关基因对逆境胁迫的响应分析[D]. 刘欣.哈尔滨师范大学 2015
[6]不同氮素水平下白羊草生长和生理对短期干旱及复水的响应[D]. 李帅.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
[7]氮磷钾配施对桔梗生长及光合生理特性的影响研究[D]. 廖兴国.江西农业大学 2014
[8]羊草对盐碱和刈牧的响应[D]. 王艳华.东北师范大学 2011
[9]增温和施氮对松嫩草原羊草叶片矿质营养元素的影响[D]. 侯文娟.东北师范大学 2011
[10]12个禾本科牧草对低温胁迫的生理响应[D]. 高丽慧.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3231864
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