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玉米抗铝毒自交系的筛选、生理检测和基因芯片分析

作　者: 刘武
导　师: 张素芝
学　校: 四川农业大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 玉米 铝毒 基因芯片 RT-qPCR
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


目前,酸性土壤约占世界陆地总面积的35%,耕地总面积的50%。在我国,酸性土壤分布广泛,占全国陆地面积的20%。在酸性土壤上,作物的根系生长发育首先受到抑制,随后水分和矿质营养元素的吸收受到影响,最终导致作物品质和产量降低,经济效益严重下降。玉米是我国重要的粮食、饲料和经济作物,在我国其种植面积还呈现逐年递增的趋势。但是酸性土壤的铝毒作用在很大程度上限制了玉米的产量。铝毒毒害是酸性土壤上作物产量提高的最主要限制因子,可导致作物减产40%。筛选抗铝毒玉米自交系,对铝胁迫条件下玉米根系等生理指标进行检测,并对铝耐受性自交系进行基因表达谱的分析,对挖掘玉米抗铝毒作用基因,进一步阐述玉米抗铝毒作用机制具有重要作用。开发和利用这些基因对于提高玉米等作物在酸性土壤上的产量,充分利用酸性土壤具有重要意义。本实验共进行一下几个方面的研究：(1)根据主根RRG筛选把141个玉米自交系按照抗铝能力的强弱归为三类,铝敏感型(RRG<15%)、铝轻度耐受型(15%<RRG<30%,)和铝耐受型(RRG>30%)。铝敏感型分类中共有56种自交系,代表性自交系是Mo17和B73；铝轻度耐受型分类包括60个自交系,代表性自交系是CA339和5022(B)；铝耐受型分类中包括25个自交系,代表性自交系是HZ85和178。(2)通过数字化扫描和苏木精染色分析进一步验证了铝敏感型自交系B73和Mo17、铝轻度敏感型自交系CA339和5022(B)、铝耐受型自交系HZ85和178等6个自交系的抗铝能力。(3)比较铝敏感型自交系B73和铝耐受型自交系178在根尖细胞受铝毒影响的差异,其中伊文斯蓝和过氧化氢含量的测定均可说明178对抗铝毒危害的能力强于Mo17。(4)通过基因芯片分析,根据基因生物学功能将基因表达水平变化明显的27个相关基因分为7类,,编号为ALXP1-27。(5)荧光定量PCR验证结果显示荧光定量PCR中ALXP1、ALXP3、ALXP4、 ALXP5、ALXP19、ALXP20、ALXP21、ALXP24、ALXP26等基因在铝处理后均处于下调表达,ALXP2、ALXP9、ALXP13、ALXP15和ALXP17等基因则在荧光定量PCR分析中变化不差异不大。ALXP7、ALXP8、ALXP11、 ALXP12、ALXP14、ALXP22、ALXP25等7个表达变化差异大的基因与基因芯片结果一致。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 文献综述  10-25
  1.1 植物中铝毒的影响及耐铝的机制  10-17
    1.1.1 土壤中铝的存在形式以及其与铝毒的联系  10-11
    1.1.2 铝毒诱导活性氧的发生对细胞的危害  11-12
    1.1.3 铝毒对其他细胞生理因素的影响  12
    1.1.4 铝的外排机制  12-13
    1.1.5 铝的内源性耐受机制  13
    1.1.6 抗铝的重要基因及功能  13-17
  1.2 抗铝毒自交系的筛选  17-18
    1.2.1 营养液培养法  17
    1.2.2 苏木精染色  17-18
    1.2.3 根系生长检测  18
  1.3 根系中与铝毒有关的分析指标  18-20
    1.3.0 细胞质膜完整性的衡量  18-19
    1.3.1 根尖H_2O_2含量的测定  19
    1.3.2 细胞膜脂质过氧化程度的衡量  19
    1.3.3 POD活性的测定  19-20
  1.4 基因表达量测定的方法  20-24
    1.4.1 Northern印迹法  20
    1.4.2 竞争性RT-PCR  20-21
    1.4.3 基因芯片  21-22
    1.4.4 荧光定量PCR(Real time-PCR)  22-24
  1.5 立题依据  24-25
2 材料和方法  25-36
  2.1 材料  25-26
    2.1.1 植物材料  25
    2.1.2 主要试剂  25
    2.1.3 基本培养液  25-26
    2.1.4 主要仪器设备  26
  2.2 方法  26-36
    2.2.1 玉米抗铝毒自交系的筛选  26-27
    2.2.2 铝毒对根尖细胞影响的测定  27-29
    2.2.3 基因芯片的分析及荧光定量PCR验证  29-36
3 结果  36-57
  3.1 玉米抗铝自交系的筛选  36-45
    3.1.1 RRG的分类  36-38
    3.1.2 根系扫描数据及幼苗重量的分析  38-45
  3.2 铝毒对玉米根系生理的影响  45-49
    3.2.1 Al耐受型自交系178和Al敏感自交系Mol7幼苗伊文斯蓝染色情况  45-46
    3.2.2 铝毒胁迫条件下玉米根尖过氧化氢(H_2O_2)含量的检测  46-47
    3.2.3 铝毒胁迫条件下玉米根尖丙二醛(MDA)含量的检测  47-48
    3.2.4 POD活性的检测  48-49
  3.3 基因芯片的分析及荧光定量PCR验证  49-57
    3.3.1 玉米总RNA的提取  49
    3.3.2 基因芯片分析  49-51
    3.3.3 荧光定量PCR的验证  51-57
4 讨论  57-64
  4.1 玉米抗铝自交系的筛选  57-58
    4.1.1 玉米自交系RRG的分类  57
    4.1.2 玉米根系扫描数据及幼苗重量的分析  57-58
    4.1.3 玉米根系苏木精染色  58
  4.2 铝毒对玉米根尖细胞影响的测定  58-60
    4.2.1 玉米根尖伊文斯蓝染液摄取的比较  58-59
    4.2.2 玉米根尖过氧化氢(H_2O_2)含量的检测  59
    4.2.3 玉米根尖丙二醛(MDA)含量  59-60
    4.2.4 玉米根尖POD活性的检测  60
  4.3 基因芯片的分析及荧光定量PCR验证  60-64
    4.3.1 基因芯片分析  60-62
    4.3.2 荧光定量PCR验证  62-64
5 结论  64-65
参考文献  65-73
致谢  73

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 玉米（玉蜀黍）
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