贪铜菌属TfdA基因遗传转化玉米提高抗除草剂2,4-D研究
发布时间：2021-07-11 15:07
玉米（Zea mays L.）是重要的饲料和粮食作物,在国民经济中占有重要地位。田间杂草是导致玉米产量降低的主要因素之一。据报道,我国有近二分之一的玉米种植田受到不同程度的杂草危害,重者可引起玉米减产3050%。目前,通过化学除草剂来控制杂草成为现代化农业不可缺少的一部分。其中,苯氧羧酸类化学除草剂以价格低廉、除草效率高、除草谱广且无残留等优点,被广泛应用于麦田、稻田、玉米田等。2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）是典型的苯氧羧酸类除草剂,低浓度可促进植物生长,高浓度时发挥除草作用,使杂草的茎部组织增加核酸和蛋白质的合成,成熟细胞恢复分裂能力,造成生长异常而导致杂草死亡。本实验室前期从施用除草剂2,4-D的土壤中分离筛选出了Cupriavidus campinensis BJ71菌株,对2,4-D具有较强的降解能力,并从中克隆到可以降解2,4-D的Tfd A基因。在此基础上,本研究利用TfdA基因,构建Act启动子驱动TfdA基因表达的单子叶表达载体pGM626-LF-TfdA,并对玉米进行遗传转化,进一...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4-D的结构式Fig.1.1Thestructuralformulaof2,4-DichlorophenoxyaceticAcid
4-D 在农业生产中的广泛使用，各国科学家开始关注 2,4-D 在环境中生物降解途径的研究。2,4-D 可以被土壤或水体环境中存在的微生物迅速降解，影响其降解速率的主要因素包括除草剂的形态和浓度，与环境、温度、土壤类型和湿度、pH、营养条件、含氧量和微生物种类等也有密切关系(Sintc et al., 1990)。从不同的环境中可以分离得到不同的 2,4-D降解细菌(Suwa et al., 1996; Cavalca et al., 1999)。此外，从一些原始环境中也发现了可以降解2,4-D 的细菌，表明 2,4-D 的降解细菌的存在与该环境是否受到 2,4-D 污染之间并没有必然的联系(Fulthorpe et al., 1996; Kamagata et al., 1997; Kitagawa et al., 2002)。目前发现的 2,4-D生物降解机制有两类：一类是 Fukumori 和 Hausinger(1993)发现 Alcaligenes eutrophus 及其它微生物，能通过将 2,4-D 降解为 2,4-DCP 途径来降解 2.4-D (Fig.1.2)；另一类是 Balajee 和Mahadevan(1990)发现细菌 Axotobacter chroococcum，首先去除了 2,4-D 苯环上邻位的 C1 原子，产生 4-chlorophenoxyacetate，然后该物质被降解为 4-chlorocatechol，儿茶酚的邻位被裂解开环，最终被降解。
贵州大学 2017 届 硕士研究生毕业论文Cupriavidus necator JMP 134 的降解机制是能够降解 2,4-D 的细菌中研究最为透彻的。该细菌含有一个 pJP4 质粒，其上含有 tfdI 和 tfdII 两个 2,4-D 代谢的基因簇，即 tfdC1D1E1F1B1，和 tfdDIICIIEIIFIIBII(Laemmli et al., 2000; Perkins et al., 1990)。这两个基因簇都带有相同数量和功能的基因，具有相同的 2,4-D 降解代谢途径(Ledger et al., 2006)。但它们的基因簇顺序和TfdB 酶活性不同。首先该细菌通过 TfdA 催化氧化 2,4-D 醚键裂解产生 2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol，简称 2,4-DCP)和乙醛酸，2,4-DCP 对植物没有抑制作用，乙醛酸则通过三羧酸循环最终转化为 H2O 和 CO2，中间代谢产物 2,4-DCP 又被限速酶 2,4-dichlorophenolhydroxylase (TfdB)氧化产生 3,5-dichlorocatechol，该产物被 chlorocatechol 1,2-dioxygenase(TfdC)开环裂解，接着进一步被下游的响应基因产物降解(Top et al., 1995)。具体代谢过程见Fig. 1.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]4种除草剂对玉米田杂草防除和玉米生长、产量的影响[J]. 祁丽婷,李中青,李齐霞,王瑞,王敏,任先忠,王枫叶,宋艳芳. 山西农业科学. 2016(10)
[2]2016年7月国内外大宗饲料原料市场分析[J]. 中国饲料. 2016(16)
[3]转TfdA基因提高黑麦草抗除草剂2,4-D能力[J]. 李翠翠,韩丽珍,赵德刚. 分子植物育种. 2015(09)
[4]农杆菌介导的玉米茎尖遗传转化研究及转TPS1基因和VlmybA2基因玉米鉴定[J]. 安立昆,赵德刚. 基因组学与应用生物学. 2014(03)
[5]玉米在我国畜牧业中的地位和作用[J]. 王树圆. 中国农业信息. 2014(07)
[6]水稻幼嫩根尖常规石蜡切片制作技术改良[J]. 张新梅,董晓英,沈仁芳. 江苏农业科学. 2013(12)
[7]11种除草剂对全膜双垄沟播玉米田杂草的防治效果[J]. 胡景平,李敏权,杨发荣,胡冠芳,付金元,秦一统. 杂草科学. 2013(03)
[8]激素类除草剂的现况与抗激素除草剂作物的发展[J]. 苏少泉,滕春红,陈良. 农药. 2013(06)
[9]几种除草剂对玉米地杂草的防除效果[J]. 钟国辉,宋珠文,黄胜,陈雄进,陈亮,陈胜勇. 热带农业科学. 2013(04)
[10]除草剂药害与控制[J]. 王险峰. 山东农药信息. 2012(10)
博士论文
[1]土壤宏基因组文库筛选除草剂降解基因[D]. 路杨.吉林大学 2011
硕士论文
[1]除草剂2,4-D降解基因TfdA遗传转化烟草和黑麦草的研究[D]. 李翠翠.贵州大学 2015
[2]苗后施用2，4-D丁酯对玉米药害的研究[D]. 郭晓慧.东北农业大学 2013
[3]利用三种受体系统获得抗除草剂转基因玉米[D]. 王守云.吉林农业大学 2013
[4]玉米抗旱性与主要农艺性状的QTL及遗传多样性分析[D]. 吴建伟.河北农业大学 2005
本文编号：3278330
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4-D的结构式Fig.1.1Thestructuralformulaof2,4-DichlorophenoxyaceticAcid
4-D 在农业生产中的广泛使用，各国科学家开始关注 2,4-D 在环境中生物降解途径的研究。2,4-D 可以被土壤或水体环境中存在的微生物迅速降解，影响其降解速率的主要因素包括除草剂的形态和浓度，与环境、温度、土壤类型和湿度、pH、营养条件、含氧量和微生物种类等也有密切关系(Sintc et al., 1990)。从不同的环境中可以分离得到不同的 2,4-D降解细菌(Suwa et al., 1996; Cavalca et al., 1999)。此外，从一些原始环境中也发现了可以降解2,4-D 的细菌，表明 2,4-D 的降解细菌的存在与该环境是否受到 2,4-D 污染之间并没有必然的联系(Fulthorpe et al., 1996; Kamagata et al., 1997; Kitagawa et al., 2002)。目前发现的 2,4-D生物降解机制有两类：一类是 Fukumori 和 Hausinger(1993)发现 Alcaligenes eutrophus 及其它微生物，能通过将 2,4-D 降解为 2,4-DCP 途径来降解 2.4-D (Fig.1.2)；另一类是 Balajee 和Mahadevan(1990)发现细菌 Axotobacter chroococcum，首先去除了 2,4-D 苯环上邻位的 C1 原子，产生 4-chlorophenoxyacetate，然后该物质被降解为 4-chlorocatechol，儿茶酚的邻位被裂解开环，最终被降解。
贵州大学 2017 届 硕士研究生毕业论文Cupriavidus necator JMP 134 的降解机制是能够降解 2,4-D 的细菌中研究最为透彻的。该细菌含有一个 pJP4 质粒，其上含有 tfdI 和 tfdII 两个 2,4-D 代谢的基因簇，即 tfdC1D1E1F1B1，和 tfdDIICIIEIIFIIBII(Laemmli et al., 2000; Perkins et al., 1990)。这两个基因簇都带有相同数量和功能的基因，具有相同的 2,4-D 降解代谢途径(Ledger et al., 2006)。但它们的基因簇顺序和TfdB 酶活性不同。首先该细菌通过 TfdA 催化氧化 2,4-D 醚键裂解产生 2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol，简称 2,4-DCP)和乙醛酸，2,4-DCP 对植物没有抑制作用，乙醛酸则通过三羧酸循环最终转化为 H2O 和 CO2，中间代谢产物 2,4-DCP 又被限速酶 2,4-dichlorophenolhydroxylase (TfdB)氧化产生 3,5-dichlorocatechol，该产物被 chlorocatechol 1,2-dioxygenase(TfdC)开环裂解，接着进一步被下游的响应基因产物降解(Top et al., 1995)。具体代谢过程见Fig. 1.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]4种除草剂对玉米田杂草防除和玉米生长、产量的影响[J]. 祁丽婷,李中青,李齐霞,王瑞,王敏,任先忠,王枫叶,宋艳芳. 山西农业科学. 2016(10)
[2]2016年7月国内外大宗饲料原料市场分析[J]. 中国饲料. 2016(16)
[3]转TfdA基因提高黑麦草抗除草剂2,4-D能力[J]. 李翠翠,韩丽珍,赵德刚. 分子植物育种. 2015(09)
[4]农杆菌介导的玉米茎尖遗传转化研究及转TPS1基因和VlmybA2基因玉米鉴定[J]. 安立昆,赵德刚. 基因组学与应用生物学. 2014(03)
[5]玉米在我国畜牧业中的地位和作用[J]. 王树圆. 中国农业信息. 2014(07)
[6]水稻幼嫩根尖常规石蜡切片制作技术改良[J]. 张新梅,董晓英,沈仁芳. 江苏农业科学. 2013(12)
[7]11种除草剂对全膜双垄沟播玉米田杂草的防治效果[J]. 胡景平,李敏权,杨发荣,胡冠芳,付金元,秦一统. 杂草科学. 2013(03)
[8]激素类除草剂的现况与抗激素除草剂作物的发展[J]. 苏少泉,滕春红,陈良. 农药. 2013(06)
[9]几种除草剂对玉米地杂草的防除效果[J]. 钟国辉,宋珠文,黄胜,陈雄进,陈亮,陈胜勇. 热带农业科学. 2013(04)
[10]除草剂药害与控制[J]. 王险峰. 山东农药信息. 2012(10)
博士论文
[1]土壤宏基因组文库筛选除草剂降解基因[D]. 路杨.吉林大学 2011
硕士论文
[1]除草剂2,4-D降解基因TfdA遗传转化烟草和黑麦草的研究[D]. 李翠翠.贵州大学 2015
[2]苗后施用2，4-D丁酯对玉米药害的研究[D]. 郭晓慧.东北农业大学 2013
[3]利用三种受体系统获得抗除草剂转基因玉米[D]. 王守云.吉林农业大学 2013
[4]玉米抗旱性与主要农艺性状的QTL及遗传多样性分析[D]. 吴建伟.河北农业大学 2005
本文编号：3278330
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3278330.html
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