学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铝胁迫下小黑豆的红外光谱特征分析及其铝胁迫响应基因的鉴定

作　者: 张亚楠
导　师: 李昆志
学　校: 昆明理工大学
专　业: 植物学
关键词: 傅里叶变换红外光谱(FTIR) SSH cDNA文库铝胁迫响应基因小黑豆
分类号: S529
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前酸性土壤占世界可耕种土壤的40%,酸性土壤中的铝毒是作物生产的主要限制因子,长期来影响着作物的生长和产量。随着人口的增加和可耕种土地的减少,开发并改良酸性土壤受到高度关注。农业上通过施用生石灰或碱性肥料来降低土壤酸度,但是该方法成本高并且不能从根本上解决问题,从长远的利益来看,应用基因工程手段,选育和利用高耐酸铝的作物品种是最经济、有效、无污染的根本措施。云南是小黑豆的重要产地,云南地区的土壤主要是红壤,而且受现代农业集约经营管理的影响,土壤酸化日益严重。因此,有必要对小黑豆的耐铝机理进行深入的研究。本研究以云南小黑豆为实验材料,通过测定铝胁迫下的生理指标、分析傅里叶红外光谱特征和构建SSH cDNA文库,探讨小黑豆耐铝机理。主要研究结果如下：1、在50μmol·L-1铝胁迫下,云南小黑豆的相对根伸长率显著高于紫花苜蓿,根尖染色实验也说明云南小黑豆的耐铝性较强；随着铝胁迫强度的增加,小黑豆根、叶片中可溶性蛋白、过氧化氢、可溶性糖、丙二醛含量有不同程度的升高；在不同时间的铝胁迫下呈现波动性规律,但是也有呈现上升趋势；CAT、POD、SOD活性随着铝胁迫强度的增加和时间的延长呈现下降趋势,只有SOD活性随着胁迫时间的延长呈微略上升趋势。2、傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术分析显示,不同浓度的铝胁迫下小黑豆根、茎、叶的FTIR光谱图存在不同程度的差异,与糖类,甲基化程度有关的特征峰随着铝浓度的增加而升高,当铝浓度增加到100μmol·L-1时,其峰值下降；在不同时间的铝胁迫下小黑豆根、茎、叶中各物质的变化规律不同,在短时间铝刺激下,如氨基酸、糖类、脂类等有机化合物的含量会增加,参加渗透调节作用,但是随着铝刺激时间的增加,这些化合物的合成和运输受到阻碍,其含量有不同程度的下降。3、构建了小黑豆在铝胁迫下的正向SSH cDNA文库,并对铝胁迫条件下的基因差异表达进行了分析。对测序结果分析后获得了159个EST序列,有功能的基因为102个,其中与新陈代谢相关的基因占到26%,与防御、胁迫、细胞凋亡相关的为25%,蛋白质合成相关基因为14%,信号转导与转录方面的为13%,转运相关基因为8%,与蛋白质降解有关的基因为9%,与细胞结构、生长有关的基因为3%,其中最少的是与能量相关的基因为2%,功能未知的基因还需进一步鉴定。SSH cDNA文库提供的信息为深入研究小黑豆耐铝毒的分子机制奠定了基础。4、用RT-PCR分析其中10个基因的表达情况,结果表明UDP葡萄糖异构酶、醌氧化还原酶、锰超氧化物歧化酶、铜／锌超氧化物歧化酶、P型腺苷三磷酸酶、谷胱甘肽S-转移酶、过氧化物膜蛋白、MAPK蛋白激酶、细胞色素P450和几丁质酶呈现不同程度的上调表达,进一步说明了该文库的可靠性。

全文目录

摘要 4-6ABSTRACT 6-8目录 8-11插图和附表清单 11-13缩略词 13-15第一章前言 15-29 1.1 铝毒对农业生产的危害 15-16 1.1.1 在器官水平上铝毒的表现 15 1.1.2 从细胞、组织水平上铝毒的表现 15-16 1.1.3 从分子水平上铝毒的表现 16 1.2 植物耐铝毒的生理机制 16-21 1.2.1 植物耐铝毒的外部排斥机制 16-20 1.2.2 植物耐铝毒的内部耐受机制 20-21 1.3 植物抗铝的分子生物学机理 21-22 1.4 提高植物耐铝能力基因工程的研究概况 22-23 1.5 抑制消减杂交文库(SSH-cDNA)技术的研究发展 23-26 1.5.1 抑制消减杂交技术的原理 24 1.5.2 抑制消减杂交技术的操作流程 24-25 1.5.3 抑制消减杂交(SSH)技术在植物中的应用 25-26 1.6 傅里叶变换红外光谱法(FTIR)的研究发展 26-27 1.6.1 傅里叶变换红外光谱法的原理 26-27 1.6.2 傅里叶变换红外光谱法在生物领域的应用 27 1.7 云南小黑豆的研究进展 27-28 1.8 本研究的目的和意义 28-29第二章铝胁迫下云南小黑豆的生理特性 29-47 2.1 材料与方法 29-35 2.1.1 植物材料及其培养 29-30 2.1.2 铝胁迫下小黑豆根相对伸长率的测定 30 2.1.3 根尖染色实验 30 2.1.4 总蛋白、过氧化氢、可溶性糖、丙二醛含量的测定 30-33 2.1.5 CAT、POD和SOD活性的测定 33-35 2.1.6 小黑豆根系中柠檬酸分泌量的测定 35 2.2 结果 35-44 2.2.1 云南小黑豆耐铝性的分析 35-36 2.2.2 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品丙二醛含量的影响 36-37 2.2.3 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品过氧化氢含量的影响 37-38 2.2.4 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品可溶性糖含量的影响 38-39 2.2.5 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品蛋白含量的影响 39-40 2.2.6 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品超氧化物歧化酶活性的影响 40-41 2.2.7 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品过氧化物酶活性的影响 41-42 2.2.8 铝溶液处理(浓度/时间梯度)对样品过氧化氢酶活性的影响 42-43 2.2.9 铝溶液处理(浓度/时间梯度)下小黑豆根部柠檬酸分泌量的变化 43-44 2.3 讨论 44-47第三章铝毒诱导云南小黑豆的FTIR研究 47-56 3.1 材料与方法 47-48 3.1.1 植物材料及其培养 47 3.1.2 仪器和测定方法 47-48 3.1.3 数据处理分析 48 3.2 结果 48-54 3.2.1 特征峰的选取 48-49 3.2.2 根的FTIR分析 49-51 3.2.3 茎的FTIR分析 51-53 3.2.4 叶的FTIR分析 53-54 3.3 讨论 54-56第四章云南小黑豆铝响应基因的鉴定 56-84 4.1 材料与方法 56-67 4.1.1 植物材料及其培养 56 4.1.2 小黑豆根总RNA的提取和mRNA的分离 56-59 4.1.3 SSH文库构建 59-65 4.1.4 SSH文库克隆插入片段长度的检测和测序分析 65 4.1.5 RT-PCR分析 65-67 4.2 结果 67-80 4.2.1 云南小黑豆SSH文库的构建 67-79 4.2.2 小黑豆基因表达谱分析 79-80 4.3 讨论 80-84第五章总结与展望 84-86 5.1 总结 84 5.2 展望 84-86致谢 86-87参考文献 87-97附录A 攻读硕士期间发表论文目录 97

铝胁迫下小黑豆的红外光谱特征分析及其铝胁迫响应基因的鉴定

内容摘要

全文目录

相似论文