小麦硝酸盐转运蛋白基因TaNRT2L12的克隆与功能解析

发布时间：2020-06-02 03:37

【摘要】：小麦(Triticum aestivum L.)是世界粮食的重要组成部分,小麦生产在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。氮是植物生长发育必需的大量元素之一,提高氮利用效率可以有效增加小麦产量。硝酸盐是小麦从土壤中吸收氮的主要形式,高等植物中的硝酸盐转运系统负责硝酸盐的摄取和转运。其中,硝酸盐转运蛋白基因NRT2(nitrate transporter 2)编码一类高亲和硝酸根转运蛋白。本文克隆了小麦TaNRT2L12s基因组编码区及启动子区序列。以32份多态性较高的普通小麦为材料,通过测序分别分析TaNRT2L12在A、B、D三个基因组的序列多态性,开发分子标记区分单倍型,并对自然群体的农艺性状和单倍型进行关联分析,确定优异单倍型及变异位点;通过荧光定量PCR和瞬时表达检测TaNRT2L12-B的组织定位和亚细胞定位,构建TaNRT2L12-B的过表达载体进行拟南芥和水稻的转化,并对转基因拟南芥阳性株系进行表型观察,初步揭示TaNRT2L12-B的生物学功能。研究结果如下:(1)TaNRT2L12-B在小麦各个器官中组成型表达,在根基中表达量最高,TaNRT2L12-B表达受低氮诱导上调,受高氮诱导下调;TaNRT2L12-B定位于细胞膜上;在酵母中TaNRT2L12-B与TaNAR2.1和TaNAR2.2均互作。过表达TaNRT2L12-B转基因拟南芥主根和侧根生长受到抑制。(2)TaNRT2L12s基因组编码区的多态性与功能标记开发。TaNRT2L12-A/-B/-D基因组编码区全长均为1521 bp,只有一个外显子,无内含子。32份多态性材料组成的群体中,检测到TaNRT2L12-A基因组编码区有38个SNP位点,TaNRT2L12-B基因组编码区有11个SNP位点,TaNRT2L12-D基因组编码区无SNP位点。根据TaNRT2L12-A基因组编码区两个SNP位点设计份子标记,将其分成3种单倍型,分子标记A-CSNP2分别与株高、倒二节长、穗下节长相关联,其中A-CSNP2-A为降低株高的优异变异位点。根据TaNRT2L12-B基因组两个SNP位点将B基因组编码区也分为3种单倍型,其中B-CSNP1-C和B-CSNP2-A为控制千粒重的优异等位变异,单倍型Hap-6B-1为千粒重的优异单倍型,并在地方品种到育成品中所占比例增加,得到育种选择。(3)TaNRT2L12基因组启动子区的多态性与功能标记开发。在TaNRT2L12-B基因组起始密码子前2459 bp处扩增启动子区,利用32份多态性材料组成的群体,在B基因组启动子区检测到25个SNP,1个InDel。在TaNRT2L12-D基因组起始密码子前2386 bp处扩增启动子区,没有检测到多态性位点。表明在D基因组中,TaNRT2L12序列高度保守。根据3个SNP位点将TaNRT2L12-B基因启动子区分成4种单倍型,标记B-PSNP2与穗长显著相关,B-PSNP2-C为增加穗长的优异等位变异;B-PSNP3与穗长和苗期根角度显著关联,B-PSNP3-A为增加穗长和苗期根角度的优异变异位点。
【图文】：

模式图,组织表达,模式,硝酸根离子

图 3.2 小麦抽穗期 TaNRT2L12-B 不同组织表达模式aNRT2L12-B expression pattern in wheat organs at he0 cm 根；R50：30-50 cm 根；R70：50-70 cm 根；R9 cm 根；RB：根基；N：节；St：茎；FL：旗叶；作用下 TaNRT2L12-B 的表达明，NRT2s 受外界硝酸根离子的调节。本文分TaNRT2L12-B 的表达变化。结果显示，在上调（图 3.3A）；在高氮处理条件下，TaNRT2T2L12-B 的表达受硝酸盐的调节，，其在硝酸根0.60.811.2veexpressionB2 mM
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2;S512.1

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