野生大豆GsMATE基因克隆及功能研究

发布时间：2017-08-13 05:01

  本文关键词：野生大豆GsMATE基因克隆及功能研究

  更多相关文章： 野生豆 GsMATE 耐铝性 拟南芥

【摘要】：酸性土壤中铝元素常以三价离子形态存在,是限制作物生长和产量的重要因素,即铝毒害。大豆是重要的粮油作物,研究其耐铝性具有重要意义。野生豆相对于栽培大豆具有更广的遗传背景,可以为大豆改良提供更多候选基因。本研究根据野生大豆基因芯片上调基因,筛选出上调基因柠檬酸转运子基因GsMATE(登录号BM732932.1)。初步判断该基因功能与耐铝相关,得到主要结论如下:根据基因芯片登录号在NCBI中找到参考序列信息,并命名为GsMATE。从野生豆JW81中克隆了目的基因GsMATE,GsMATE全长1955 bp,开放阅读框长1503 bp,编码500个氨基酸。除此之外,GsMATE位于第二条染色体上,包含13个外显子,12个内含子。序列保守区域分析发现GsMATE是MATE家族蛋白,含有2个MaTE DNA结构域。进化树分析结果显示,GsMATE所有同源蛋白都与铝毒/铁转运相关。多序列比较结果显示,转运柠檬酸MATE编码序列高度保守。亚细胞定位结果表明该基因在细胞膜表达。对酸铝胁迫下组织表达模式分析显示,GsMATE主要在根部表达,在其他组织中表达量很低。在对照条件下,GsMATE在距根尖0-2 cm根段的表达量最高,铝处理后,根尖0-2 cm的表达量没有显著变化,在离根尖大于2 cm的根段中,GsMATE表达受铝诱导后表达上调且达显著水平。在铝敏感品种中GsMATE的表达受铝离子浓度的影响,而在耐铝品种中不受铝浓度影响。GsMATE的时间表达模式显示,GsMATE在偏中性条件下基本不表达,在酸性条件下表达量很低。在铝敏感品种中GsMATE的表达受pH和Al毒互作影响。在两个耐性不同的品种中达到GsMATE表达峰值的时间点不一样,GsMATE在铝敏感品种中表达受酸影响。在拟南芥中过表达GsMATE耐铝性增强。通过农杆菌GV3101介导遗传转化拟南芥获得转基因拟南芥,在拟南芥中过表达GsMATE。在铝处理下,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥根相对伸长更明显,且在苏木精染色下,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥根系染色更浅。综上所述,本研究初步明确了GsMATE的功能,其可能参与野生豆耐铝分子机制,这为培育和改良适应酸性土壤的大豆品种提供了理论基础。
【关键词】：野生豆 GsMATE 耐铝性 拟南芥
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S565.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 前言8-17
• 1.1 植物耐酸铝研究现状8-9
• 1.1.1 植物铝毒害部位8
• 1.1.2 植物铝胁迫与低pH胁迫的表型不同8
• 1.1.3 铝毒害对植物生长的影响8-9
• 1.2 植物耐铝机制9-12
• 1.2.1 铝外排机制9-11
• 1.2.2 植物耐铝机制11-12
• 1.3 植物耐酸铝分子研究进展12-15
• 1.3.1 在植物体内MATE蛋白家族介导物质运输13-14
• 1.3.2 基因表达的部位与功能密切相关14
• 1.3.3 耐铝基因的表达调控14-15
• 1.4 本研究的目的和意义15-16
• 1.5 技术路线16-17
• 2 材料与方法17-36
• 2.1 供试材料17-21
• 2.1.1 试验材料17
• 2.1.2 主要药品及试剂配方17-20
• 2.1.3 主要仪器20-21
• 2.2 实验方法21-35
• 2.2.1 野生大豆GsMATE基因的克隆及克隆载体的构建21-23
• 2.2.2 GsMATE基因的生物信息学分析23-24
• 2.2.3 野生大豆GsMATE基因表达模式分析24-26
• 2.2.4 GsMATE基因亚细胞定位26-30
• 2.2.5 在拟南芥中过量表达GsMATE30-35
• 2.3 数据统计与分析35
• 2.4 主要生物学软件35-36
• 3 结果36-45
• 3.1 GsMATE基因克隆36
• 3.2 生物信息学分析36-38
• 3.2.1 基因保守域分析36
• 3.2.2 多序列比对及进化树分析36-38
• 3.3 表达模式分析38-40
• 3.3.1 GsMATE组织表达量分析38
• 3.3.2 Al浓度梯度对GsMATE表达量影响38
• 3.3.3 不同根段GsMATE基因表达量分析38-40
• 3.3.4 时间表达模式分析40
• 3.4 GsMATE亚细胞定位分析40-41
• 3.5 GsMATE基因转化拟南芥研究41-45
• 3.5.1 阳性植株鉴定41-42
• 3.5.2 转基因植株对不同铝浓度的响应42-43
• 3.5.3 苏木精染色分析43-45
• 4 讨论与结论45-47
• 4.1 GsMATE基因与耐铝性相关45
• 4.2 GsMATE序列分析45-46
• 4.3 铝胁迫下GsMATE基因时空表达特性46
• 4.4 结论46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-56
• 附录56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 RAMAN Harsh;MENDHAM Neville;;Aluminium tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): physiological mechanisms, genetics and screening methods[J];Journal of Zhejiang University Science(Life Science);2006年10期

，

本文编号：665488