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铁胁迫对‘砀山酥梨’叶片矿质营养及相关基因表达的影响

作　者: 钟晨
导　师: 朱立武
学　校: 安徽农业大学
专　业: 果树学
关键词: 砀山酥梨 矿质元素 铁蛋白 铁氧还蛋白 叶绿体结构
分类号: S661.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


铁是果树必需的微量元素之一,在果树光合作用、呼吸作用、蛋白质和核酸的合成等诸多生理代谢过程中发挥着极其重要的作用。黄河故道地区是我国梨主产区之一,其主栽品种‘砀山酥梨’缺铁现象严重,这严重影响了‘砀山酥梨’的产量和品质。为了探讨缺铁对‘砀山酥梨’叶片矿质营养、相关基因表达以及对叶片中叶绿体片层结构的影响,试验以‘砀山酥梨’缺铁黄化叶片为试材,测定了不同黄化程度的叶片中矿质元素的含量,分析了缺铁对其他矿质元素含量的影响及其元素之间的相关性。运用RACE技术克隆了叶片中铁贮藏蛋白与铁氧还蛋白基因,并通过Real-time PCR技术分析其在不同黄化程度叶片中的相对表达量；通过透射电镜技术,观察了正常叶片和黄化叶片中的叶绿体片层结构。试验获得的主要结果如下：1、在黄河故道地区,‘砀山酥梨’有缺铁黄化现象,表现为幼叶首先黄化,叶片小,在展叶期表现尤为明显,后期严重时,整个当年生枝条均黄化。不同程度缺铁叶片中Fe含量的变化与Cu.Mo的含量呈极显著正相关,其相关系数分别为r(Fe,Cu)=0.998,r(Fe,Mo)=0.998;与B、Cl含量的变化呈显著性正相关,r(Fe,B)=0.985,r(Fe,CI)=0.968。说明缺铁的同时,也引起了其他矿质元素的缺乏。2、‘砀山酥梨’正常叶片叶绿体的基粒旱片层状有序地排列,黄化叶片叶绿体结构发生了畸变,片层结构解体,呈片断状。3、以‘砀山酥梨’cDNA为模板,用TakaRa3’-Full RACE kit和SMARTerTM5’-RACE cDNA Amplification kit试剂盒进行了cDNA末端扩增,获得PbFer1、 PbFer2、PbFer3.PbFer4和PbFd1基因的3’端序列及PbFer1、PbFer2.PbFer4和PbFd、基因的5’端序列。经拼接获得了PbFer1、PbFer2.PbFer4和PbFdl基因的cDNA全长。生物信息学分析表明,PbFerl基因序列全长为1179bp,编码区(CDS)为798bp,编码265个氨基酸,其中,5’端非翻译区50bp,3’端非翻译区224bp。PbFer2基因序列全长为1052bp,编码区(CDS)为828bp,编码275个氨基酸,其中,3’端非翻译区224bp。PbFer3基因序列全长为1103bp,编码区(CDS)为789bp,编码262个氨基酸,其中,5’端非翻译区15bp,3’端非翻译区299bp。PbFer4基因序列全长为1145bp,编码区(CDS)为816bp,编码271个氨基酸,其中,5’端非翻译区105bp,3’端非翻译区224bp。PbFd1基因序列全长为704,编码区(CDS)为435bp,编码144个氨基酸,其中,5’端非翻译区59bp,3’端非翻译区210bp。4、不同程度缺铁叶片中铁蛋白和PbFd1基因的表达量存在差异。轻度缺铁时,PbFer2的相对表达量较高,随着缺铁程度的增加,PbFer2相对表达量显著下降；PbFer1、PbFer3和PbFer4基因的相对表达量随着缺铁程度的增加而显著下降；叶片轻度缺铁时PbFd1基因的相对表达量显著下降,当叶片中度缺铁时PbFd1基因的相对表达量略微上升,但仍显著低于正常叶片,当叶片严重缺铁时,PbFd1基因的相对表达量则明显下降。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 文献综述  9-14
  1.1 果树矿质营养的研究进展  9
  1.2 铁素营养的研究进展  9-10
  1.3 植物铁蛋白的研究进展  10-11
  1.4 植物铁氧还蛋白的研究进展  11-12
  1.5 RACE技术的研究  12-14
2 引言  14-16
  2.1 研究的目的和意义  14
  2.2 研究的内容  14-15
  2.3 技术路线  15-16
3 材料与方法  16-25
  3.1 试验材料  16
  3.2 试验仪器  16
  3.3 主要试剂  16-17
    3.3.1 RNA提取试剂  16
    3.3.2 PCR反应体系所需试剂  16
    3.3.3 琼脂糖电泳试剂  16-17
  3.4 试验方法  17-25
    3.4.1 正常叶片与黄化叶片的电镜显微观察  17
    3.4.2 叶片中矿质元素含量的测定  17
    3.4.3 叶片中总RNA的提取以及质量检测  17-18
    3.4.4 叶片中RNA反转录成cDNA与其浓度的测定  18-19
    3.4.5 叶片中铁蛋白与铁氧还蛋白基因序列克隆  19-22
    3.4.6 PCR产物的检测  22
    3.4.7 PCR目的基因测序  22
    3.4.8 不同黄化程度叶片中铁蛋白和铁氧还蛋白基因的差异表达分析  22-23
    3.4.9 生物信息学分析  23-25
4 结果与分析  25-52
  4.1 ‘砀山酥梨’叶片黄化现象观察  25-26
    4.1.1 ‘砀山酥梨’叶片黄化的田间表现  25
    4.1.2 ‘砀山酥梨’叶片黄化现象分析  25-26
    4.1.3 ‘砀山酥梨’正常叶片与黄化叶片的电镜显微观察  26
  4.2 ‘砀山酥梨’黄化叶片矿质元素含量分析  26-28
    4.2.1 ‘砀山酥梨’黄化叶片中矿质元素含量的测定  26-27
    4.2.2 不同黄化程度‘砀山酥梨’叶片内各矿质元素间的相关性分析  27-28
  4.3 ‘砀山酥梨’叶片中总RNA的提取及cDNA检测  28-29
    4.3.1 ‘砀山酥梨’叶片中总RNA的提取  28-29
    4.3.2 ‘砀山酥梨’叶片中cDNA的检测  29
  4.4 ‘砀山酥梨’铁蛋白基因和铁氧还蛋白基因片段的克隆  29-30
    4.4.1 铁蛋白基因片段的克隆  29-30
    4.4.2 铁氧还蛋白基因片段的克隆  30
  4.5 铁蛋白基因和铁氧还蛋白基因3’端序列克隆  30-31
    4.5.1 铁蛋白基因3’端序列克隆  30-31
    4.5.2 铁氧还蛋白基因3’端序列克隆  31
  4.6 铁蛋白基因和铁氧还蛋白基因5端序列克隆  31-34
    4.6.1 ‘砀山酥梨’Fer1基因5’端序列克隆  31-32
    4.6.2 ‘砀山酥梨’Fer2基因5’端序列克隆  32
    4.6.3 ‘砀山酥梨’Fer3基因5’端序列克隆  32-33
    4.6.4 ‘砀山酥梨’Fer4基因5’端序列克隆  33
    4.6.5 ‘砀山酥梨’Fd1基因5’端序列克隆  33-34
  4.7 ‘砀山酥梨’铁蛋白基因和铁氧还蛋白基因生物信息学分析  34-48
    4.7.1 Fer1基因生物信息学分析  34-37
    4.7.2 Fer2基因生物信息学分析  37-40
    4.7.3 Fer3基因生物信息学分析  40-43
    4.7.4 Fer4基因生物信息学分析  43-46
    4.7.5 Fd1基因生物信息学分析  46-48
  4.8 ‘砀山酥梨’铁蛋白基因和铁氧还蛋白差异表达分析  48-52
    4.8.1 PbFer1基因的差异表达分析  49-50
    4.8.2 PbFer2基因的差异表达分析  50
    4.8.3 PbFer3基因的差异表达分析  50
    4.8.4 PbFer4基因的差异表达分析  50-51
    4.8.5 PbFd1基因的差异表达分析  51-52
5 讨论  52-55
  5.1 铁胁迫与‘砀山酥梨’叶片黄化的关系  52
  5.2 ‘砀山酥梨’叶片黄化与叶绿体结构的关系  52
  5.3 铁蛋白基因表达分析与‘砀山酥梨’叶片黄化的关系  52-53
  5.4 铁氧还蛋白基因表达分析与‘砀山酥梨’叶片黄化的关系  53-55
6 结论  55-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
作者简介  60

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 果树园艺 > 仁果类 > 梨
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