紫色酸性磷酸酶基因OsPAP26、ZmPAP10a及ZmPAP26的功能研究

发布时间：2020-02-03 11:37

【摘要】：缺磷是作物生长和产量的重要限制因素。研究水稻缺磷响应分子机制并培育磷高效水稻新种质,对减少磷肥施用、降低生产成本和保护环境意义重大。植物缺磷信号调控网络已有了初步的架构,但利用已知基因进行磷高效分子改良尚不能达到预期效果,暗示该网络中还有很多未知成员及机制。前期我们系统地研究了缺磷信号调控网络的终端—紫色酸性磷酸酶基因家族。通过对这些基因表达和启动子的研究,发现AtPAP26的水稻同源基因OsPAP26不直接受到OSPHR2的调控。本研究拟通过基因表达分析、OsPAP26超表达和抑制表达转基因材料的生理、生化和表型分析等手段明确紫色酸性磷酸酶基因OsPAP26在磷素平衡中的功能。定量RT-PCR研究结果表明,OsPAP26在转录水平上不受缺磷和衰老信号的诱导；利用OsPAP26启动子接GUS报告基因的载体,培育相应的转基因水稻材料的GUS染色发现,OsPAP26基因在水稻的根、茎、叶中呈组成型表达,而且这种表达不受缺磷诱导。蛋白免疫印迹试验表明,OsPAP26的表达在蛋白水平上受到缺磷和衰老的调控,在缺磷条件下OsPAP26蛋白积累增加,同时该蛋白在衰老叶片中的积累量也增加。因而OsPAP26可能参与衰老叶片中磷的再利用。OsPAP26超表达提高了水稻体内和分泌型酸性磷酸酶活性,同时帮助水稻更多的利用外界环境中的有机磷营养。本研究还通过In-gel活性蛋白染色分析,确定了OsPAP26的特征条带。在对水稻PAP基因功能研究的基础上,本研究还克隆了玉米紫色酸性磷酸酶Ia家族的ZmPAP10a和ZmPAP26基因。利用农杆菌介导的转基因方法,我们获得了相应的超表达转基因玉米并通过分子检测证实了其超表达效果。活性胶染色表明,与野生型相比,ZmPAP10a和ZmPAP26超表达株系中各自增加了一条特异的酸性磷酸酶条带。酸性磷酸酶的定量分析发现,ZmPAP10a超表达株系根部的酸性磷酸酶活性也显著提高,从而植株体内磷含量也较对照显著提高。ZmPAP26特异的酸性磷酸酶带,15和17号转基因株系的体内及根表酸性磷酸酶活性和根与地上部磷含量均显著升高,但是10号株系只有根表面酸性磷酸酶活性升高,体内酸性磷酸酶活性和磷含量与对照没显著差异。转基因株系在大田条件下评价其农艺性状,结果表明ZmPAP10和ZmPAP26超表达植株的千粒重和单株产量上相对于非转基因对照显著提高,可能具有一定的育种应用前景。
【图文】：

转基因栋系和对照单株收获，收获后根据４N７的方法考种，测定穗粗、穗逡逑行数、行粒数、千粒重等产量性状，每个材料测定６个Ｗ上单栋，求得平均值。逡逑由图４－７可知，，转基因玉米与对照相叱，果穗更加饱满。转玉米的穗逡逑长与对照相比达到里著水平，穗粗与对照相叱达到极显著水平；转Ｚｍ货b6２６玉逡逑米的穗长与对照相比达到显著水平，穗粗，穗行数、行粒数、与对照相比均达到逡逑极显著水平，果穗对比照片见图４－６。逡逑画幽逡逑田４－６西同条件下对巧和超表达材料的巧粒性沁逡逑Ｆｉｇ．邋４－６邋Ｔｈｅ邋ｅａｒ邋ｃｈａｒａｃ化ｒ邋ｏｆ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ａｎｄ邋ｏｖｅｒ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ邋ｕｎｄｅｒ邋ｆｉｅｌｄ邋ｃｏｎｄｉ村ｏｎ逡逑５斗逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

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本文编号：2575998