野生大豆GsPIP1-4基因提高大豆耐旱性的研究
发布时间：2022-10-15 15:03
野生大豆（Glycine soja L.）是栽培大豆（Glycine max L.）的祖先,原产于东亚,从俄罗斯东部到中国南部都有广泛分布,这使得野生大豆具有丰富的遗传多样性;野生大豆在人类驯化和利用的过程中,丢失了很多野生大豆的有利性状,尤其是与生物胁迫和非生物胁迫抗性相关的基因。而栽培大豆作为一种重要的粮食和油料作物,在生长过程中经常会受到多种逆境胁迫导致减产,因此研究野生大豆中具有抗逆功能的基因对于提高大豆耐胁迫能力具有重要意义。GsPIP1-4是水通道蛋白家族基因,与水分转运密切相关,本研究通过克隆野生大豆GsPIP1-4基因,并采用农杆菌介导法将其转入栽培大豆转基因受体天隆一号中,研究水培条件下PEG模拟干旱和温室盆栽干旱GsPIP1-4基因对大豆生理和生化特性的影响。主要研究结果如下:1.GsPIP1-4基因的克隆与生物信息学分析。以GsPIP1-4基因CDS序列两端添加Xba1位点设计引物,经测序后BLAST比对验证,成功在野生大豆中克隆出该基因完整CDS序列;将GsPIP1-4基因与拟南芥、水稻、茶树等PIP1-4基因通过生物信息学分析同源性多序列比对及系统进化树（图2...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
缩略词表
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 植物耐旱机制
1.2 水通道蛋白的分类
1.3 水通道蛋白分子结构
1.4 水通道蛋白的功能
1.4.1 水通道蛋白与植物叶片、根系中的水分运输
1.4.2 水通道蛋白与渗透调节
1.4.3 水通道蛋白与植物叶片气孔运动及光合作用
1.4.4 水通道蛋白与植物发育
1.5 植物水通道蛋白与非生物胁迫相关的功能研究
1.5.1 植物水通道蛋白与干旱胁迫
1.5.2 植物水通道蛋白与盐胁迫
1.5.3 植物水通道蛋白与其他胁迫
1.6 本研究的目的和意义
2 GsPIP1-4基因的克隆和生物信息学分析
2.1 引言
2.2 实验材料
2.2.1 野生大豆
2.2.2 试剂材料
2.3 实验方法
2.3.1 野生大豆种植
2.3.2 实时定量PCR分析
2.3.3 目的基因表达模式分析
2.3.4 目的基因的克隆
2.3.5 GsPIP1-4基因生物信息学分析
2.3.6 GsPIP1-4基因亚细胞定位
2.4 结果与分析
2.4.1 GsPIP1-4基因表达模式分析
2.4.2 目的基因克隆及验证
2.4.3 GsPIP1-4生物信息学分析
2.4.4 GsPIP1-4基因亚细胞定位
2.5 讨论
3 农杆菌介导法获得转GsPIP1-4基因植株
3.1 引言
3.2 实验材料
3.2.1 转基因受体
3.2.2 载体和试剂
3.3 实验方法
3.3.1 载体骨架片段的获得
3.3.2 目的片段与载体骨架的连接
3.3.3 农杆菌菌株转化
3.3.4 表达载体p PIP1-4的PCR鉴定
3.3.5 农杆菌介导大豆子叶节转化
3.3.6 大豆转基因苗的鉴定
3.3.7 大豆农杆菌介导的遗传转化效率统计
3.3.8 T1转基因后代遗传分析
3.3.9 转基因后代qRT-PCR分析
3.4 结果与分析
3.4.1 目的基因载体的构建
3.4.2 T0代转基因植株的获得
3.4.3 转基因后代遗传分析结果
3.4.4 转基因后代植株基因表达鉴定
3.5 讨论
4 GsPIP1-4基因抗旱功能研究
4.1 引言
4.2 实验材料
4.2.1 大豆材料
4.2.2 试剂材料
4.3 实验方法
4.3.1 大豆土培方法
4.3.2 大豆水培方法
4.3.3 地上与地下部分鲜重和长度的测量
4.3.4 气孔形态测定
4.3.5 叶片失水速率测定
4.3.6 根系形态分析
4.3.7 光合作用相关生理指标的分析
4.3.8 脯氨酸含量的测定
4.3.9 脯氨酸相关酶活性的测定
4.3.10 丙二醛MDA的测定
4.3.11 抗氧化酶活性测定
4.4 实验结果
4.4.1 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料的表型分析
4.4.2 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料叶片相对失水速率分析
4.4.3 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料的气孔形态与光合指标分析
4.4.4 干旱条件下转GsPIP1-4大豆抗氧化酶活性和丙二醛含量分析
4.4.5 干旱对GsPIP1-4基因大豆对脯氨酸含量及其脯氨酸合成和分解酶活性的影响
4.4.6 超表达GsPIP1-4材料对农艺性状的影响
4.5 讨论
5 结论与展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]野生大豆利用价值的研究进展[J]. 王付娟,刘书含,李娟,周强. 信阳农林学院学报. 2019(02)
[2]水通道蛋白在植物抗逆中的功能及其调控机制[J]. 张丽丽,彭丹,张冀,张富春. 分子植物育种. 2017(11)
[3]农杆菌介导大豆子叶节转化法外植体选择新方法[J]. 王爽,郭兵福,张丽娟,郭勇,金龙国,杨慧,邱丽娟. 大豆科学. 2016(05)
[4]大豆遗传转化技术研究进展[J]. 李艳超,赵青松,王凤敏,陈强,史晓蕾,杨春燕. 大豆科学. 2015(01)
[5]不同大豆品种对农杆菌EHA105和GV3101敏感性及共培养条件的优化[J]. 薄路花,曹越平. 上海交通大学学报(农业科学版). 2015(01)
[6]大豆规模化转基因技术体系的构建及其应用[J]. 侯文胜,林抗雪,陈普,贾志伟,周扬,于洋,刘雁华. 中国农业科学. 2014(21)
[7]共培养条件对农杆菌转化大豆子叶节的影响[J]. 李桂兰,刘晨光,乔潇,杨晓倩,王迪,乔亚科. 核农学报. 2014(09)
[8]干旱胁迫对栓皮栎幼苗细根的生长与生理生化指标的影响[J]. 吴敏,张文辉,周建云,马闯,韩文娟. 生态学报. 2014(15)
[9]番茄SlMIP基因参与转基因拟南芥的渗透调节[J]. 徐娜,辛士超,强晓晶,于国红,马雪峰,程宪国. 植物营养与肥料学报. 2014(01)
[10]影响农杆菌介导大豆子叶节遗传转化因素的研究[J]. 王凤敏,李涛,王运杰,荆慧贤,史晓蕾,张孟臣,邸锐,蒋春志. 大豆科学. 2011(04)
硕士论文
[1]防止野生大豆种质资源流失的检验检疫技术研究[D]. 赵亚津.山东农业大学 2018
[2]东北地区野生大豆（Glycine soja）的遗传多样性分析[D]. 赵丹丹.山东师范大学 2018
[3]三个大豆质膜内在蛋白（PIP）的表达调控及功能研究[D]. 刘瑞芳.浙江大学 2015
[4]抗胞囊线虫转基因大豆种质创新研究[D]. 李红艳.浙江大学 2013
[5]农杆菌介导大豆胚尖转化体系的优化及Sporamin和Chitinase KDEL转化后代分析[D]. 卢涛.浙江大学 2012
本文编号：3691521
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
缩略词表
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 植物耐旱机制
1.2 水通道蛋白的分类
1.3 水通道蛋白分子结构
1.4 水通道蛋白的功能
1.4.1 水通道蛋白与植物叶片、根系中的水分运输
1.4.2 水通道蛋白与渗透调节
1.4.3 水通道蛋白与植物叶片气孔运动及光合作用
1.4.4 水通道蛋白与植物发育
1.5 植物水通道蛋白与非生物胁迫相关的功能研究
1.5.1 植物水通道蛋白与干旱胁迫
1.5.2 植物水通道蛋白与盐胁迫
1.5.3 植物水通道蛋白与其他胁迫
1.6 本研究的目的和意义
2 GsPIP1-4基因的克隆和生物信息学分析
2.1 引言
2.2 实验材料
2.2.1 野生大豆
2.2.2 试剂材料
2.3 实验方法
2.3.1 野生大豆种植
2.3.2 实时定量PCR分析
2.3.3 目的基因表达模式分析
2.3.4 目的基因的克隆
2.3.5 GsPIP1-4基因生物信息学分析
2.3.6 GsPIP1-4基因亚细胞定位
2.4 结果与分析
2.4.1 GsPIP1-4基因表达模式分析
2.4.2 目的基因克隆及验证
2.4.3 GsPIP1-4生物信息学分析
2.4.4 GsPIP1-4基因亚细胞定位
2.5 讨论
3 农杆菌介导法获得转GsPIP1-4基因植株
3.1 引言
3.2 实验材料
3.2.1 转基因受体
3.2.2 载体和试剂
3.3 实验方法
3.3.1 载体骨架片段的获得
3.3.2 目的片段与载体骨架的连接
3.3.3 农杆菌菌株转化
3.3.4 表达载体p PIP1-4的PCR鉴定
3.3.5 农杆菌介导大豆子叶节转化
3.3.6 大豆转基因苗的鉴定
3.3.7 大豆农杆菌介导的遗传转化效率统计
3.3.8 T1转基因后代遗传分析
3.3.9 转基因后代qRT-PCR分析
3.4 结果与分析
3.4.1 目的基因载体的构建
3.4.2 T0代转基因植株的获得
3.4.3 转基因后代遗传分析结果
3.4.4 转基因后代植株基因表达鉴定
3.5 讨论
4 GsPIP1-4基因抗旱功能研究
4.1 引言
4.2 实验材料
4.2.1 大豆材料
4.2.2 试剂材料
4.3 实验方法
4.3.1 大豆土培方法
4.3.2 大豆水培方法
4.3.3 地上与地下部分鲜重和长度的测量
4.3.4 气孔形态测定
4.3.5 叶片失水速率测定
4.3.6 根系形态分析
4.3.7 光合作用相关生理指标的分析
4.3.8 脯氨酸含量的测定
4.3.9 脯氨酸相关酶活性的测定
4.3.10 丙二醛MDA的测定
4.3.11 抗氧化酶活性测定
4.4 实验结果
4.4.1 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料的表型分析
4.4.2 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料叶片相对失水速率分析
4.4.3 干旱条件下转GsPIP1-4基因材料的气孔形态与光合指标分析
4.4.4 干旱条件下转GsPIP1-4大豆抗氧化酶活性和丙二醛含量分析
4.4.5 干旱对GsPIP1-4基因大豆对脯氨酸含量及其脯氨酸合成和分解酶活性的影响
4.4.6 超表达GsPIP1-4材料对农艺性状的影响
4.5 讨论
5 结论与展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]野生大豆利用价值的研究进展[J]. 王付娟,刘书含,李娟,周强. 信阳农林学院学报. 2019(02)
[2]水通道蛋白在植物抗逆中的功能及其调控机制[J]. 张丽丽,彭丹,张冀,张富春. 分子植物育种. 2017(11)
[3]农杆菌介导大豆子叶节转化法外植体选择新方法[J]. 王爽,郭兵福,张丽娟,郭勇,金龙国,杨慧,邱丽娟. 大豆科学. 2016(05)
[4]大豆遗传转化技术研究进展[J]. 李艳超,赵青松,王凤敏,陈强,史晓蕾,杨春燕. 大豆科学. 2015(01)
[5]不同大豆品种对农杆菌EHA105和GV3101敏感性及共培养条件的优化[J]. 薄路花,曹越平. 上海交通大学学报(农业科学版). 2015(01)
[6]大豆规模化转基因技术体系的构建及其应用[J]. 侯文胜,林抗雪,陈普,贾志伟,周扬,于洋,刘雁华. 中国农业科学. 2014(21)
[7]共培养条件对农杆菌转化大豆子叶节的影响[J]. 李桂兰,刘晨光,乔潇,杨晓倩,王迪,乔亚科. 核农学报. 2014(09)
[8]干旱胁迫对栓皮栎幼苗细根的生长与生理生化指标的影响[J]. 吴敏,张文辉,周建云,马闯,韩文娟. 生态学报. 2014(15)
[9]番茄SlMIP基因参与转基因拟南芥的渗透调节[J]. 徐娜,辛士超,强晓晶,于国红,马雪峰,程宪国. 植物营养与肥料学报. 2014(01)
[10]影响农杆菌介导大豆子叶节遗传转化因素的研究[J]. 王凤敏,李涛,王运杰,荆慧贤,史晓蕾,张孟臣,邸锐,蒋春志. 大豆科学. 2011(04)
硕士论文
[1]防止野生大豆种质资源流失的检验检疫技术研究[D]. 赵亚津.山东农业大学 2018
[2]东北地区野生大豆（Glycine soja）的遗传多样性分析[D]. 赵丹丹.山东师范大学 2018
[3]三个大豆质膜内在蛋白（PIP）的表达调控及功能研究[D]. 刘瑞芳.浙江大学 2015
[4]抗胞囊线虫转基因大豆种质创新研究[D]. 李红艳.浙江大学 2013
[5]农杆菌介导大豆胚尖转化体系的优化及Sporamin和Chitinase KDEL转化后代分析[D]. 卢涛.浙江大学 2012
本文编号：3691521
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