菌根化马尾松Pht1家族磷转运蛋白基因的克隆及表达分析
发布时间：2023-06-01 01:25
磷是植物生长发育所必需的营养元素之一。全球林业生产中,土壤中有效磷的缺乏是妨碍林业产能的主要限制性因子。自然界里大部分树种都能与外生菌根真菌建立了互利共生关系。这种共生关系一方面提高植物对矿质营养的吸收效率,另一方面作为回报外生真菌从植物身上获得有机碳来完成真菌的生命活动。马尾松(Pinus massoniana Lamb.),原产于我国南部地区的裸子植物针叶类,兼具经济和生态效益的重要森林树种之一。其主要分布在我国华中、华南和西南地区,长江以南大部分区域的森林土壤普遍缺磷,是制约其商品材发展的主要因素之一。马尾松是典型的外生菌根树种,外生菌根真菌向植株运输无机磷上有很大的贡献,然而这种现象背后的机制尚未完全清楚。其中磷转运蛋白基因在磷的吸收和利用上发挥至关重要作用,但菌根化马尾松磷转运蛋白在耐低磷胁迫中的功能及调控机制尚未知晓。本文以接种彩色豆马勃和美味牛肝菌的马尾松为材料,研究不同处理后种子的萌发、幼苗生长状况及生理生化特性等方面,探讨低磷环境中外生菌根菌对马尾松的促生作用;从低磷胁迫的菌根化马尾松中克隆Pht1家族磷转运蛋白基因,并分析其表达模式及相关生理特性;通过在烟草上的遗传...
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第一章 文献综述
1 植物应答磷胁迫的研究进展
1.1 低磷胁迫对植物的伤害
1.2 低磷胁迫下植物的适应性
1.2.1 根系形态的变化
1.2.2 土壤难溶性磷的活化利用
1.2.3 磷转运蛋白基因的表达和调控
1.2.4 磷效率相关转录因子的调控
2 ECM菌根应用研究进展
2.1 ECM菌根概述
2.2 ECM菌根的生理效应
2.2.1 改善植物营养
2.2.2 促生激素合成
2.2.3 提高植物抗病性
2.2.4 提高植物抗逆性
2.3 ECM菌根的生态效应
2.3.1 ECM与土壤环境的关系
2.3.2 对污染的修复作用
2.3.3 对群落演替和生态系统稳定性的影响
3 ECM菌根增强植物耐低磷能力的研究进展
3.1 扩大磷吸收面积
3.2 改变植株根系结构
3.3 影响酶活性及激素平衡
3.4 改善根际土壤性状
3.5 菌根对磷转运蛋白基因表达的影响
4 马尾松分子遗传研究进展
5 选题目的、意义和技术路线
第二章 低磷胁迫下ECM真菌对马尾松幼苗生长的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 菌剂制备及培育
1.3.2 种子催芽及接种处理
1.3.3 菌根显微结构观察
1.3.4 生长指标测定
1.3.5 生理生化指标测定
2 结果与分析
2.1 ECM对根形态的影响
2.1.1 菌根侵染状况
2.1.2 菌根化根系的解剖结构
2.2 ECM对马尾松种子萌发的影响
2.3 ECM对马尾松幼苗生长发育的影响
2.3.1 对幼苗生长量的影响
2.3.2 对幼苗根系的影响
2.3.3 生长指标的相关性分析
2.4 ECM对马尾松幼苗生理生化的影响
3 讨论
3.1 ECM促进马尾松幼苗的生长发育
3.2 ECM改善马尾松幼苗的生理特性
第三章 马尾松磷转运蛋白基因片段的克隆
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 总RNA和cDNA的检测
1.3.2 简并引物设计
1.3.3 cDNA片段的克隆
1.3.4 序列信息学分析
1.3.5 内参基因
1.3.6 RT-PCR和QRT-PCR检测
2 结果与分析
2.1 基因片段PmPs的克隆
2.2 PmPs的比对分析
2.3 PmPs的进化关系
2.4 PmPs时空表达特征
2.5 PmPs表达的半定量分析
2.6 PmPs表达的荧光定量分析
3 讨论
3.1 磷转运蛋白Pht1家族基因片段的系统进化关系
3.2 马尾松Pht1基因片段对磷浓度的响应
第四章 PmPTs的全长克隆及菌根化植株的表达分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 实验方法
1.3.1 总RNA和SMARTer RACE引物
1.3.2 cDNA第一链的合成
1.3.3 RACE克隆
1.3.4 生物信息学分析
1.3.5 基因表达检测
1.3.6 生理指标测定
2 结果与分析
2.1 磷转运蛋白基因的全长克隆
2.1.1 cDNA全长获得
2.1.2 PmPT1基因特征分析
2.1.3 PmPT2基因特征分析
2.1.4 PmPT3基因特征分析
2.1.5 PmPT4基因特征分析
2.1.6 PmPTs氨基酸同源性分析
2.1.7 PmPTs进化分析
2.2 不同磷浓度对PmPTs表达的影响
2.2.1 低磷环境中PmPTs时空表达特征
2.2.2 PmPTs表达的半定量分析
2.2.3 PmPTs表达的荧光定量分析
2.3 不同磷浓度对植株的影响
2.3.1 对植株磷含量的影响
2.3.2 对根形态的影响
2.3.3 对菌根化马尾松生长的影响
3 讨论
3.1 马尾松Pht1磷转运蛋白家族特征
3.2 磷转运蛋白对低磷胁迫的响应
3.3 外生菌根改善了马尾松耐低磷能力
第五章 PmPT1植物表达载体的构建及功能分析
1 材料与方法
1.1 试验材料与主要试剂
1.2 主要培养基配方
1.3 主要仪器设备
1.4 构建PmPT1超量表达载体
1.5 农杆菌感受态的制备和转化
1.6 转PmPT1超量表达基因烟草的获得
1.7 转基因烟草低磷胁迫生理指标的测定
2 结果与分析
2.1 PmPT1超量表达载体
2.1.1 目的基因的PCR扩增
2.1.2 重组质粒双酶切检测
2.1.3 农杆菌菌落PCR检测
2.2 转PmPT1超量表达基因烟草获得
2.2.1 农杆菌介导转化烟草
2.2.2 GUS组织化学染色
2.2.3 转基因PCR检测
2.3 超量表达PmPT1对烟草内源Pht1家族基因表达的影响
2.4 低磷条件下转PmPT1对烟草生理特征的影响
3 讨论
3.1 超量表达PmPT1促进烟草内源Pht1家族基因表达
3.2 超量表达PmPT1基因烟草增强植株耐低磷能力
第六章 结论、创新与工作展望
1 结论
2 创新点
3 工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3826385
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第一章 文献综述
1 植物应答磷胁迫的研究进展
1.1 低磷胁迫对植物的伤害
1.2 低磷胁迫下植物的适应性
1.2.1 根系形态的变化
1.2.2 土壤难溶性磷的活化利用
1.2.3 磷转运蛋白基因的表达和调控
1.2.4 磷效率相关转录因子的调控
2 ECM菌根应用研究进展
2.1 ECM菌根概述
2.2 ECM菌根的生理效应
2.2.1 改善植物营养
2.2.2 促生激素合成
2.2.3 提高植物抗病性
2.2.4 提高植物抗逆性
2.3 ECM菌根的生态效应
2.3.1 ECM与土壤环境的关系
2.3.2 对污染的修复作用
2.3.3 对群落演替和生态系统稳定性的影响
3 ECM菌根增强植物耐低磷能力的研究进展
3.1 扩大磷吸收面积
3.2 改变植株根系结构
3.3 影响酶活性及激素平衡
3.4 改善根际土壤性状
3.5 菌根对磷转运蛋白基因表达的影响
4 马尾松分子遗传研究进展
5 选题目的、意义和技术路线
第二章 低磷胁迫下ECM真菌对马尾松幼苗生长的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 菌剂制备及培育
1.3.2 种子催芽及接种处理
1.3.3 菌根显微结构观察
1.3.4 生长指标测定
1.3.5 生理生化指标测定
2 结果与分析
2.1 ECM对根形态的影响
2.1.1 菌根侵染状况
2.1.2 菌根化根系的解剖结构
2.2 ECM对马尾松种子萌发的影响
2.3 ECM对马尾松幼苗生长发育的影响
2.3.1 对幼苗生长量的影响
2.3.2 对幼苗根系的影响
2.3.3 生长指标的相关性分析
2.4 ECM对马尾松幼苗生理生化的影响
3 讨论
3.1 ECM促进马尾松幼苗的生长发育
3.2 ECM改善马尾松幼苗的生理特性
第三章 马尾松磷转运蛋白基因片段的克隆
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 总RNA和cDNA的检测
1.3.2 简并引物设计
1.3.3 cDNA片段的克隆
1.3.4 序列信息学分析
1.3.5 内参基因
1.3.6 RT-PCR和QRT-PCR检测
2 结果与分析
2.1 基因片段PmPs的克隆
2.2 PmPs的比对分析
2.3 PmPs的进化关系
2.4 PmPs时空表达特征
2.5 PmPs表达的半定量分析
2.6 PmPs表达的荧光定量分析
3 讨论
3.1 磷转运蛋白Pht1家族基因片段的系统进化关系
3.2 马尾松Pht1基因片段对磷浓度的响应
第四章 PmPTs的全长克隆及菌根化植株的表达分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要试剂及仪器设备
1.3 实验方法
1.3.1 总RNA和SMARTer RACE引物
1.3.2 cDNA第一链的合成
1.3.3 RACE克隆
1.3.4 生物信息学分析
1.3.5 基因表达检测
1.3.6 生理指标测定
2 结果与分析
2.1 磷转运蛋白基因的全长克隆
2.1.1 cDNA全长获得
2.1.2 PmPT1基因特征分析
2.1.3 PmPT2基因特征分析
2.1.4 PmPT3基因特征分析
2.1.5 PmPT4基因特征分析
2.1.6 PmPTs氨基酸同源性分析
2.1.7 PmPTs进化分析
2.2 不同磷浓度对PmPTs表达的影响
2.2.1 低磷环境中PmPTs时空表达特征
2.2.2 PmPTs表达的半定量分析
2.2.3 PmPTs表达的荧光定量分析
2.3 不同磷浓度对植株的影响
2.3.1 对植株磷含量的影响
2.3.2 对根形态的影响
2.3.3 对菌根化马尾松生长的影响
3 讨论
3.1 马尾松Pht1磷转运蛋白家族特征
3.2 磷转运蛋白对低磷胁迫的响应
3.3 外生菌根改善了马尾松耐低磷能力
第五章 PmPT1植物表达载体的构建及功能分析
1 材料与方法
1.1 试验材料与主要试剂
1.2 主要培养基配方
1.3 主要仪器设备
1.4 构建PmPT1超量表达载体
1.5 农杆菌感受态的制备和转化
1.6 转PmPT1超量表达基因烟草的获得
1.7 转基因烟草低磷胁迫生理指标的测定
2 结果与分析
2.1 PmPT1超量表达载体
2.1.1 目的基因的PCR扩增
2.1.2 重组质粒双酶切检测
2.1.3 农杆菌菌落PCR检测
2.2 转PmPT1超量表达基因烟草获得
2.2.1 农杆菌介导转化烟草
2.2.2 GUS组织化学染色
2.2.3 转基因PCR检测
2.3 超量表达PmPT1对烟草内源Pht1家族基因表达的影响
2.4 低磷条件下转PmPT1对烟草生理特征的影响
3 讨论
3.1 超量表达PmPT1促进烟草内源Pht1家族基因表达
3.2 超量表达PmPT1基因烟草增强植株耐低磷能力
第六章 结论、创新与工作展望
1 结论
2 创新点
3 工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3826385
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