苹果砧木垂丝海棠响应缺铁胁迫的叶绿素合成关键基因的筛

发布时间：2020-08-07 21:52

【摘要】：铁是合成叶绿素的必需元素,以苹果为代表的铁敏感型果树缺铁的最直接表现是新叶黄化,缺铁严重时会导致整株植物死亡;而防治缺铁症的最直接有效措施是选用铁高效型砧木。垂丝海棠(Malus halliana)是一种耐缺铁胁迫的铁高效型苹果砧木资源,缺铁胁迫下叶片‘持绿’。但关于垂丝海棠响应缺铁胁迫的叶绿素生物合成的机理仍不清楚。本试验以铁高效型砧木垂丝海棠和铁敏感型砧木平邑甜茶(Malus hupehensis)为试材,结合叶绿素前体物质测定、相关基因表达水平确定垂丝海棠响应缺铁胁迫的叶绿素合成关键位点,筛选、克隆差异表达基因PPOX1、PPOX2、UROD,遗传转化烟草(Nicotiana tabacum L.)以验证缺铁胁迫下PPOX1、PPOX2、UROD基因的功能,主要研究结果如下:1.缺铁胁迫下,垂丝海棠叶绿素前体含量高于平邑甜茶,且垂丝海棠响应缺铁胁迫的叶绿素前体合成调控位点为URO III向Proto IX的转化。2.施用外源糖后,垂丝海棠响应缺铁胁迫的叶绿素前体合成调控位点为ALA向PBG的转化,表明施加外源糖后,调控位点提前。3.荧光定量PCR显示:在缺铁胁迫后,垂丝海棠的PPOX1和UROD基因表达均上调,PPOX2基因表达下调。4.从垂丝海棠克隆得到PPOX1、PPOX2、UROD基因,大小片段分别为1644bp、666bp、1143bp,编码547、221、380个氨基酸;均与苹果氨基酸序列同源性最高;PPOX1、UROD基因编码的氨基酸序列与白梨中该氨基酸的亲缘关系最近,PPOX2基因编码的氨基酸序列与苹果中该氨基酸的亲缘关系最近。5.构建组成型启动子35S驱动的双元表达载体,采用农杆菌介导法转化烟草,成功获得3个基因的转基因烟草植株。6.转PPOX1、PPOX2和UROD基因烟草缺铁胁迫处理的结果表明,相比对照,转PPOX1和UROD基因烟草持绿,而转PPOX2基因烟草先于对照黄化。缺铁胁迫下,转基因烟草PPOX1和UROD基因表达量分别上调10.80倍、3.65倍,PPOX2基因表达量下调0.23倍。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S661.1
【图文】：

物生长所必需的营养元素之一，铁在其整个生命周期中发挥着至关是参与基本生化过程的一些关键酶和蛋白质的一部分，如光合作用合成和氧转运[3,4]。铁在植物细胞中通过两种价态之间的转换构成传递链的氧化还原系统。地壳中的铁含量很高[5]，但主要以 Fe3+形低[6,7]。物吸收铁的机理不同，所以当植物缺铁时做出的应答反应存在差异现在幼叶上，因为在植物体内铁的移动性差，老叶中的铁不能向新适应自然中的缺铁现象，在漫长的进化过程中植物形成了复杂的调铁含量达到平衡[10,11]。研究发现，不同植物在对铁的吸收以及缺铁的差异[12-14]。Romheld 等[15]在 1986 年首次提出缺铁胁迫过程中高应性机理，还原机理 I 和鳌合机理 II。

营养液培养下，小金海棠生长发育受缺铁缺铁能力比丽江山荆子强，是因为在缺铁活性比丽江山荆子高[39]。途径研究进展成途径用的能量捕获及能量传递中发挥着重要相关外，还与植物所处环境，如营养元素成是一个复杂的、由许多酶参与过程，是物通过光合作用吸收太阳光、还原 CO2，个过程中太阳能被转化成化学能贮藏在植营养。

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本文编号：2784574