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小麦磷转运蛋白基因的分子特征、表达及遗传转化

作　者: 赵芳华
导　师: 肖凯
学　校: 河北农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 小麦(Triticum aestivum L.) 野生一粒小麦(Triticum boeoticum) 磷转运蛋白基因 分子特征 表达 表达载体构建
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


植物根系对磷的吸收和磷在细胞和组织间的传输,是通过位于细胞原生质膜上的磷转运蛋白介导的需能主动运输过程。本项研究针对迄今有关小麦磷转运蛋白基因研究和报道较少的现状,利用现代生物信息学技术和分子生物学技术,对部分小麦磷转运蛋白的分子特征、表达特性进行较全面的研究。主要研究结果如下:1、通过在国际生物信息学网站进行小麦磷转运蛋白基因查找,获得4个尚未进行特征分析、表达和功能研究的小麦磷转运蛋白基因,GenBank登录号分别为AF488415、AJ830009、AY293827和AY293828。本研究依次命名为TaPT1、TaPT2、TaPT3和TaPT4。2、TaPT1~TaPT4的编码氨基酸数量变化在467~555之间,分子量变化在57.44~60.86之间,含有在11至14个跨膜域,以及蛋白激酶C位点和酪蛋白激酶磷酸化位点。表明TaPT1~TaPT4具有植物种属磷转运蛋白基因共有的结构特征。各供试小麦磷转运蛋白基因的表达特征存在较大差异。TaPT1在正常供磷水平下,根叶中的均有表达,低磷胁迫条件下,根系中检测不到该基因的转录本,而叶片中表达表现为随低磷胁迫时间延长不断增加;TaPT2和TaPT3的表达表现为根系特异表达的特征,随着低磷胁迫时间延长,表达水平也不断增强。TaPT4在根叶及不同供磷水平下呈组成型表达特征。3、采用染色体步移技术克隆TaPT2的启动子,克隆的启动子全长1237 bp。分析表明,在TaPT2启动子的翻译起始位点(ATG)上游附近,含有转录调控的保守元件TATA盒和CAAT盒。此外,含有应答低磷胁迫逆境能力的PHO-like元件(GACGTGG, -18 bp)。表明该PHO-like元件可能介导了TaPT2对低磷胁迫的应答。4、利用DNA重组技术,构建了融合TaPT2启动子的双元表达载体pCAMBIA3301-TaPT2-Gus,以及用TaPT2不同缺失片段长度驱动报告基因Gus表达的双元表达载体。为进一步揭示TaPT2的转录调控机制奠定了基础。5、以通过GenBank查找获得的1个栽培一粒小麦磷转运蛋白基因(TabPT1, GenBank登录号:AF488415)为基础,对该基因的分子特征、表达特性进行了研究。研究表明,TabPT1是普通小麦TaPT1的祖先,在分子特征和表达特性上与TaPT1一致。构建了融合TabPT1启动子及其不同缺失片段的双元表达载体,为进一步揭示该基因的转录调控机制和功能奠定了基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-16
  1.1 植物适应低磷胁迫的生物学基础  9-11
    1.1.1 植株在形态结构上的变化  9-10
    1.1.2 植株在生理生化方面对磷胁迫的适应  10-11
  1.2 突变体技术在研究植物磷素吸收、转运中的作用  11-12
  1.3 植物磷转运蛋白的结构特征  12-13
  1.4 植物磷转运蛋白的表达特征  13-14
  1.5 植物磷磷转运蛋白的生物学功能  14-15
  1.6 本项研究的目的、意义  15-16
第二章 TaPT1～TaPT4 的分子特征和表达特性研究  16-27
  2.1 材料和方法  16-18
    2.1.1 小麦磷转运蛋白基因TaPT1～TaPT4 序列的获得  16-17
    2.1.2 小麦磷转运蛋白基因的分子特征分析  17
    2.1.3 不同磷水平下TaPT1～TaPT4 的表达特性研究  17-18
  2.2 结果与分析  18-24
    2.2.1 TaPT1～TaPT4 基因的结构和编码蛋白质特征  18-22
    2.2.2 TaPT1～TaPT4 的系统进化分析  22-23
    2.2.3 不同磷水平下TaPT1～TaPT4 的表达特性  23-24
  2.3 讨论  24-27
第三章 TaPT2 启动子的克隆和特征研究  27-36
  3.1 材料与方法  27-30
    3.1.1 试验材料及培养  27-28
    3.1.2 TaPT2 启动子的克隆  28
    3.1.3 TaPT2 启动子顺式作用元件的分析  28-29
    3.1.4 融合 TaPT2 启动子的表达载体构建和农杆菌遗传转化  29
    3.1.5 融合 TaPT2 启动子表达载体的农杆菌遗传转化  29
    3.1.6 烟草遗传转化  29-30
  3.2 结果与分析  30-34
    3.2.1 TaPT2 启动子的克隆和序列特征  30-31
    3.2.2 TaPT2 启动子含有的重要调控元件分析  31-33
    3.2.3 融合 TaPT2 启动子的表达载体构建  33-34
  3.3 讨论  34-36
第四章 野生一粒小麦磷转运蛋白基因TabPT1 的分子特征、表达和功能研究  36-52
  4.1 材料与方法  36-40
    4.1.1 一粒小麦种属磷转运蛋白基因TabPT1 序列的获得  36
    4.1.2 TabPT1 基因的克隆  36-37
    4.1.3 TabPT1 的编码蛋白特征  37
    4.1.4 不同供磷水平下TabPT1 的表达特性研究  37-38
    4.1.5 TabPT1 启动子的克隆  38
    4.1.6 TabPT1 启动子顺式作用元件的分析  38-39
    4.1.7 融合TabPT1 启动子的表达载体构建和农杆菌遗传转化  39-40
  4.2 结果与分析  40-51
    4.2.1 TabPT1 的分子特征  40-42
    4.2.2 TabPT1 与其高度同源的植物种属的系统进化树分析  42
    4.2.3 TabPT1 在不同磷水平下根叶中的表达  42-43
    4.2.4 TabPT1 启动子的克隆和序列特征  43-45
    4.2.5 TabPT1 启动子含有的重要调控元件分析  45-46
    4.2.6 融合TabPT1 全长启动子及其缺失片段的表达载体构建  46-48
    4.2.7 遗传转化TabPT1-Gus 烟草转基因系的建立  48
    4.2.8 遗传转化TabPT1-Gus 转基因植株分子鉴定和组织化学染色  48-50
    4.2.9 融合TabPT1 的植物双元表达载体pBI121- TabPT1 的构建  50-51
  4.3 讨论  51-52
第五章 结论  52-53
参考文献  53-62
在读期间发表的学术论文  62-63
作者简介  63-64
致谢  64

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦
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