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云南蚕豆叶片铝胁迫响应基因的筛选与表达分析
作 者: 王康
导 师: 李昆志
学 校: 昆明理工大学
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 蚕豆 铝毒 SSH文库 表达谱
分类号: X173
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
铝毒是酸性土壤中植物生长受限制的主要因素,我国是拥有大面积以红壤为主的酸性富铝化土壤的农业大国,对植物耐铝毒机制的研究就显得非常重要。蚕豆营养丰富,是豆类作物中仅次于大豆的一种植物蛋白资源,也是重要的粮食、蔬菜、副食、绿肥作物。中国是世界上蚕豆栽培面积最大的国家,云南是中国蚕豆栽培面积最大的省份。近年来,云南蚕豆的种植面积迅速增加,但酸性土壤严重影响到蚕豆生长和蚕豆的产量。因此,研究探讨铝毒对蚕豆的影响及其解铝毒途径,对于揭示植物抗铝毒机制具有重要的理论和实践意义。本实验室的前期实验证实云南蚕豆品种83324是铝耐受品种,在此基础上,本研究对云南蚕豆品种83324耐铝毒机理进行探究。主要的研究结果如下:1、以水培的蚕豆为材料,研究了铝胁迫处理不同时间对蚕豆叶片生理生化指标的影响。结果表明,随着铝处理时间的延长,蚕豆叶片的丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量和蛋白质羰基(PC)含量增加,并呈现先上升后下降又上升的趋势。铝胁迫下蚕豆叶片的总蛋白含量与对照相比降低,呈现先上升后下降的趋势;可溶性糖含量也呈现先上升后下降的趋势。另外,随着铝胁迫时间的增加,蚕豆叶片气孔导度降低,气孔长度与宽度的比值与对照相比均增大。2、以50μM、100μM的AICl3溶液处理不同时间后的蚕豆叶片为检验方,以未处理的材料为削减方,构建了云南蚕豆品种83324叶片的正向抑制差减(SSH) cDNA文库,对测序结果进行序列比对,结果获得222条EST,其中有功能的EST 198条,未知功能的24条。将有功能的EST分为8类,其中代谢、光合作用以及蛋白质合成、信号转导及转录相关基因各52、36、28、25条,分别占功能已知EST的26%、18%、14%、13%;防御胁迫与细胞凋亡、转运、能量代谢,细胞结构与生长相关基因各20、12、10、7条,分别占功能已知EST的10%、6%、5%和4%。3、通过RT-PCR对文库基因表达的情况进行分析,结果表明,随机挑选的包括捕光叶绿体a/b蛋白复合体、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、ABC1家族蛋白、过氧化物酶、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、景天庚酮糖1,7-二磷酸酯酶、转酮醇酶等基因在50μM和100μM Al胁迫处理后其表达均上调,进一步说明该文库的可靠性。
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全文目录
摘要 4-6 ABSTRACT 6-8 目录 8-11 插图和附表清单 11-12 缩略词 12-14 第一章 前言 14-32 1.1 铝在土壤中的存在形态 14 1.2 酸性土壤的特性和现状 14-16 1.3 铝对植物的毒害 16-18 1.4 植物的耐铝机理 18-29 1.4.1 植物耐铝的生理学机理 18-24 1.4.2 植物耐铝的分子机理 24-29 1.5 蚕豆生产现状及蚕豆耐铝机制研究进展 29-30 1.6 本研究的目的与意义 30-32 第二章 材料与方法 32-45 2.1 植物材料及培养方法 32 2.2 蚕豆叶片的生理学实验 32-34 2.2.1 样品的铝胁迫处理及叶片的收集 32 2.2.2 铝胁迫下蚕豆叶片丙二醛含量的测定 32 2.2.3 铝胁迫下蚕豆叶片过氧化氢含量的测定 32-33 2.2.4 铝胁迫下蚕豆叶片蛋白质羰基含量的测定 33 2.2.5 铝胁迫下蚕豆叶片总蛋白含量的测定 33 2.2.6 铝胁迫下蚕豆叶片可溶性糖含量的测定 33-34 2.2.7 铝胁迫下蚕豆叶片气孔开度的观测 34 2.3 Al胁迫下蚕豆叶片SSH文库的构建 34-42 2.3.1 样品的铝胁迫处理及叶片的收集 34 2.3.2 总RNA提取与纯化 34-35 2.3.3 mRNA的分离 35-36 2.3.4 cDNA第一链的合成 36 2.3.5 cDNA第二链的合成 36-37 2.3.6 RSaI酶消化 37 2.3.7 Tester cDNA与接头连接 37-38 2.3.8 抑制性差减杂交 38 2.3.9 PCR扩增 38-39 2.3.10 大量PCR及PCR产物回收 39-40 2.3.11 PCR产物与载体连接 40 2.3.12 连接产物转化 40-41 2.3.13 菌液PCR筛选 41 2.3.14 序列测定及生物信息学分析 41-42 2.4 基因表达谱分析 42-45 2.4.1 样品的铝胁迫处理及叶片的收集 42 2.4.2 引物设计 42-43 2.4.3 RNA的提取与纯化 43 2.4.4 cDNA第一链的合成 43-44 2.4.5 RT-PCR 44-45 第三章 结果与分析 45-68 3.1 铝胁迫对蚕豆叶片生理生化指标的影响 45-48 3.1.1 铝胁迫对蚕豆叶片丙二醛和H_2O_2含量的影响 45 3.1.2 铝胁迫对蚕豆叶片PC含量的影响 45-46 3.1.3 铝胁迫对蚕豆叶片总蛋白和可溶性糖含量的影响 46-47 3.1.4 铝胁迫对蚕豆叶片气孔导度的影响 47-48 3.2 蚕豆叶片在铝胁迫下正向SSH cDNA文库的构建 48-65 3.2.1 蚕豆品种83324叶片总RNA的提取与质量分析 48-49 3.2.2 mRNA的分离 49 3.2.3 双链cDNA合成与RsaI的酶切 49-50 3.2.4 Tester cDNA与接头连接、消减杂交和抑制PCR 50 3.2.5 大量PCR产物回收 50-51 3.2.6 连接与转化 51 3.2.7 SSH cDNA文库筛选 51 3.2.8 SSH cDNA文库克隆的序列分析及基因功能聚类 51-65 3.3 基因表达谱分析 65-68 3.3.1 50μM的Al胁迫处理时间梯度表达谱 65-66 3.3.2 100gM的Al胁迫处理时间梯度表达谱 66-68 第四章 讨论 68-79 4.1 铝胁迫对蚕豆叶片生理生化指标的影响 68-71 4.1.1 铝胁迫对蚕豆叶片丙二醛和H_2O_2含量的影响 68-69 4.1.2 铝胁迫对蚕豆叶片PC含量的影响 69 4.1.3 铝胁迫对蚕豆叶片总蛋白含量和可溶性糖含量的影响 69-70 4.1.4 铝胁迫对蚕豆叶片气孔导度的影响 70-71 4.2 蚕豆铝胁迫响应相关基因 71-79 4.2.1 代谢和能量相关基因 71-73 4.2.2 光合作用相关基因 73-74 4.2.3 信号转导及转录相关基因 74-76 4.2.4 防御胁迫与细胞凋亡相关基因 76-78 4.2.5 转运相关基因 78-79 第五章 总结与展望 79-81 5.1 铝胁迫对云南蚕豆品种83324生理生化指标的影响 79 5.2 云南蚕豆品种83324铝胁迫下基因文库的构建 79-80 5.3 展望 80-81 致谢 81-82 参考文献 82-99 附录A 攻读硕士期间发表论文 99
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境植物学
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