酸性磷酸酶OsACP1在水稻缺磷适应性中的功能研究

发布时间：2021-05-20 06:09

　　磷是植物生长发育所必需的大量元素之一,不仅参与组成DNA、RNA和磷脂等植物中多种重要的大分子有机物,也在植物的光合作用、呼吸作用和能量代谢等基础生理代谢过程中起十分重要的作用。植物只能直接吸收利用可溶性无机磷（Pi）,但土壤中大部分磷素以有机磷或固定态无机磷的形式存在,因此土壤中的有效磷往往不能满足植物的生长发育需要。为了应对土壤有效磷缺乏,植物进化出了一系列低磷适应性反应来维持自身的正常生长,包括改变根系构型、形成菌根共生体、诱导高亲和磷酸盐转运体、诱导分泌有机酸和酸性磷酸酶等多种生物学途径,从而增加磷的吸收与利用,以维持体内磷稳态。其中植物受缺磷诱导的酸性磷酸酶不仅增加了土壤中能被植物吸收的无机磷含量,而且能够加强植物内部磷素的循环再利用。通过对水稻转录组数据分析,前期研究中我们发现酸性磷酸酶Os ACP1显著受缺磷和Os PHR2的诱导表达,说明该基因可能参与水稻的缺磷适应性反应。根据生物信息学分析,证实Os ACP1属于卤酸脱卤素酶（haloacid dehalogenases,HAD）超家族成员,在不同作物中存在多个同源基因,目前对这些同源基因的研究发现,多个成员受缺磷诱导... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表(Abbreviation)
1 文献综述
    1.1 磷肥施用现状与存在的问题
    1.2 高等植物应对低磷胁迫的生理生化机制
    1.3 缺磷诱导酸性磷酸酶
    1.4 卤酸脱卤素酶(HAD)超家族概况
    1.5 缺磷诱导的磷脂代谢过程
        1.5.1 细胞内有机磷组成及含量
        1.5.2 缺磷诱导的磷脂代谢过程
        1.5.3 HAD酸性磷酸酶在磷脂代谢过程中的作用
2 研究目的与研究内容
    2.1 研究意义
    2.2 研究内容
        2.2.1 OsACP1蛋白的亚细胞定位分析
        2.2.2 OsACP1及同源蛋白的酶活性特征分析
        2.2.3 OsACP1时空及组织特异性表达分析
        2.2.4 OsACP1超表达/突变体等材料创制及生理表型分析
        2.2.5 OsACP1超表达/突变体等材料生化分析
    2.3 技术路线
3 材料与方法
    3.1 实验材料
        3.1.1 菌株
        3.1.2 水稻品种
        3.1.3 载体
    3.2 实验方法
        3.2.1 感受态细胞的制备与转化
        3.2.2 水稻转基因方法
        3.2.3 OsACP1基因的生物信息学分析
        3.2.4 OsACP1基因的克隆与载体的构建
        3.2.5 植物生长条件
        3.2.6 OsACP1基因的表达分析
        3.2.7 GUS染色及显微镜观察
        3.2.8 GUS酶活测定
        3.2.9 重组蛋白的原核表达与纯化
        3.2.10 OsACP1重组蛋白的酶学分析
        3.2.11 原生质体的提取与转化
        3.2.12 植物样品中磷含量测定
        3.2.13 植物脂质提取与测定
        3.2.14 统计方法
4 结果与分析
    4.1 OsACP1生物信息学分析
        4.1.1 OsACP1基因结构分析
        4.1.2 OsACP1基因的启动子分析
        4.1.3 OsACP1进化树构建
    4.2 OsACP1基因的表达分析
        4.2.1 OsACP1在不同养分缺乏下的表达分析
        4.2.2 OsACP1在缺磷不同时间点的定量分析
        4.2.3 OsACP1基因组织表达分析
    4.3 OsACP1原核表达与蛋白纯化
    4.4 OsACP1酶学特性分析
    4.5 OsACP1的亚细胞定位分析
    4.6 转基因材料的分子鉴定
    4.7 OsACP1转基因材料生理生化表型分析
        4.7.1 OsACP1超表达材料生长表型
        4.7.2 Os ACP1 CRISPR材料的生长表型
        4.7.3 OsACP1转基因水稻磷脂组分分析
        4.7.4 OsACP1转基因水稻农艺性状考察
5 讨论
6 研究总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 主要创新点
    6.3 研究不足之处
    6.4 研究展望
参考文献
附录 :研究生阶段主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Overexpression of OsPAP10a, A Root-Associated Acid Phosphatase, Increased Extracellular Organic Phosphorus Utilization in Rice[J]. James Whelan.  Journal of Integrative Plant Biology. 2012(09)
[2]Characterization of Two Putative Protein Phosphatase Genes and Their Involvement in Phosphorus Efficiency in Phaseolus vulgaris[J]. Cui-Yue Liang1,2,Zhi-Jian Chen1,Zhu-Fang Yao1,Jiang Tian1 and Hong Liao1 1State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources,Root Biology Center,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China 2Robert Holley Center for Agriculture and Health,United States Department of Agriculture,Agricultural Research Service,Cornell University,Ithaca,New York 14853,USA.  Journal of Integrative Plant Biology. 2012(06)
[3]我国主要作物磷肥利用率的研究进展[J]. 程明芳,何萍,金继运.  作物杂志. 2010(01)
[4]植物根构型特性与磷吸收效率[J]. 严小龙,廖红,戈振扬,罗锡文.  植物学通报. 2000(06)

博士论文
[1]水稻紫色酸性磷酸酶OsPAP10a和OsPAP10c的功能研究[D]. 陆玲鸿.浙江大学 2016
[2]甘蓝型油菜磷高效的生理机制研究[D]. 张海伟.华中农业大学 2009



本文编号：3197238