丛枝菌根真菌诱导ZmPHT1;9促进玉米对磷吸收的分子机制研究

发布时间：2023-05-07 22:36

　　磷是植物生长和代谢中不可缺少的主要矿质元素,它是磷脂、核酸、ATP等生物分子的重要组成部分。土壤中可利用的无机磷含量极低,为了应对低磷环境,植物进化了一些策略,植物与丛枝菌根真菌之间形成的共生关系是其策略之一。AM真菌在促进植物吸收营养元素方面施展着重要作用,其相关的研究受到越来越多的关注。玉米(Zea mays L.)是重要的粮食作物,低磷胁迫严重影响其产量。目前的研究现状表明,AM真菌能有效促进玉米对磷的吸收,但对相关调控机制的深入研究较缺乏。已有研究发现,植物中的PHT1(Phosphate transporter 1)家族在磷酸盐的共生吸收和转运中起重要作用。因此,从玉米中找到能够提高磷的摄取效率(PAE)和磷的利用效率(PUE)的磷转运蛋白,研究玉米PHT1基因在低磷和菌根共生信号转导途径的分子调控机制,对发展高效利用磷的作物分子育种技术以及对现代农业的可持续发展有重要意义。本研究通过生物信息学方法对玉米B73基因组的PHT1基因进行了鉴定。通过植物的过表达和突变体酵母的回补实验研究了 ZmPHT1;9在磷吸收和转运中的功能。进一步通过酵母单杂交、酵母双杂交和双分子荧光互补对...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 磷营养元素概述
        1.1.1 磷的重要性
        1.1.2 植物缺磷现状
    1.2 植物对缺磷应对策略
        1.2.1 磷转运蛋白参与磷的吸收和转运
        1.2.2 丛枝菌根真菌促进植物对磷的吸收
    1.3 PHT1磷转运蛋白研究进展
        1.3.1 植物及微生物中鉴定的PHT1基因
        1.3.2 磷转运蛋白的结构及转运机制
        1.3.3 与菌根共生相关的磷转运蛋白研究进展
    1.4 低磷信号转导路径相关转录因子
    1.5 菌根信号转导途径相关转录因子
    引言
第二章 ZmPHT1家族的鉴定、进化分析及AM真菌诱导分析
    引言
    2.1 实验材料与方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 玉米培养与处理
        2.1.3 菌根侵染的检测
        2.1.4 叶绿素含量的测定
        2.1.5 植物磷元素含量的测定
        2.1.6 生物信息学分析
        2.1.7 玉米根总RNA的提取
        2.1.8 酵母突变体回补实验
    2.2 结果与分析
        2.2.1 低磷胁迫下AM真菌促进玉米的生长
        2.2.2 低磷胁迫下AM真菌提高玉米叶绿素的含量
        2.2.3 低磷胁迫下AM真菌促进玉米对磷的吸收
        2.2.4 玉米PHT1基因家族的鉴定及属性
        2.2.5 玉米PHT1家族基因的结构及进化
        2.2.6 玉米PHT1基因与已报道的PHT1基因的进化关系
        2.2.7 玉米PHT1家族基因的定位及复制
        2.2.8 玉米PHT1家族基因的组织模式
        2.2.9 低磷条件下玉米PHT1基因的表达分析
        2.2.10 玉米PHT1基因回补酵母突变体
        2.2.11 AM真菌共生条件下玉米PHT1基因表达模式分析
        2.2.12 玉米PHT1的启动子元件分析
    2.3 讨论
第三章 ZmPHT1;9基因磷吸收及转运功能分析
    引言
    3.1 实验材料及方法
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 菌株及载体材料
        3.1.3 酶及试剂
        3.1.4 仪器设备
        3.1.5 实验方法
    3.2 实验结果与分析
        3.2.1 ZmPHT1;9的分子特征及克隆
        3.2.2 ZmPHT1;9的启动子活性分析
        3.2.3 ZmPHT1;9的亚细胞定位
        3.2.4 ZmPHT1;9回补酵母突变体
        3.2.5 ZmPHT1;9过表达水稻的获得与鉴定
        3.2.6 ZmPHT1;9过表达水稻不同磷处理下的表型分析
        3.2.7 ZmPHT1;9过表达对水稻其它低磷响应基因表达的影响
    3.3 讨论
第四章 AM真菌对ZmPHT1;9的调控分析
    引言
    4.1 实验材料和方法
        4.1.1 植物、菌株及载体材料
        4.1.2 酶及试剂
        4.1.3 ZmPHT1;9启动子的克隆及载体构建
        4.1.4 百脉根毛状根与AM真菌共生体系的建立
        4.1.5 百脉根毛状根与AM真菌共生的检测及观察
        4.1.6 RNA的提取、质量检测及qRT-PCR
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 转基因百脉根毛状根的获得及鉴定
        4.2.2 转基因百脉根毛状根与AM真菌共生体系的建立及鉴定
        4.2.3 AM真菌对ZmPHT1;9的调控分析
        4.2.4 RNA的提取及质量检测
        4.2.5 磷转运及共生相关基因的qRT-PCR分析
    4.3 讨论
第五章 AM真菌诱导ZmPHT1;9的分子机制研究
    引言
    5.1 实验材料和方法
        5.1.1 植物、菌株及载体材料
        5.1.2 酶及试剂
        5.1.3 cDNA全长扩增
        5.1.4 酵母双杂交实验
        5.1.5 酵母单杂交实验
        5.1.6 双分子荧光互补实验
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 玉米ZmPHR-like基因的克隆及分析
        5.2.2 玉米ZmPHR-like基因的功能分析
        5.2.3 玉米ZmPHR-like对PHT1基因的调控分析
        5.2.4 玉米ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1和ZmHAM2基因的克隆及分析
        5.2.5 ZmPHR-like与ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1、ZmHAM2的互作分析
        5.2.6 ZmD9、ZmHAM1、ZmSHR1和ZmHAM2的互作分析
    5.3 讨论
结论
参考文献
附录
作者简介
攻读博士学位期间发表的论文



本文编号：3811459