拟南芥Mg2+转运基因家族AtMGT4基因的功能研究

论文摘要

Mg2+是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子,在植物体内起重要作用。在模式植物拟南芥中已发现了一个拥有10个成员的Mg2+转运基因家族AtMGT,目前已有四个成员被鉴定出具有Mg2+转运功能。但目前对该家族的研究都着重于Mg2+转运功能等生化方面,有关它们在植物生长发育过程中的功能研究目前还少有报道。根据序列同源性分析,AtMGT家族的成员可分为五个亚簇,其中AMGT4和AtMGT10分别处于单独的亚簇上,与其它成员的同源性较低。本实验以该家族成员中的AtMGT4为研究对象,拟通过功能缺失突变体和过表达AtMGT4基因来研究该基因在植物生长发育过程中的功能。在实验过程中,我们一直都无法获得AtMGT4的T-DNA插入突变体,所获取的的RNA干扰转基因植株也无法获得能稳定遗传的特异表型,因此本实验主要通过在拟南芥中过表达AtMGT4基因来研究该基因在植物体生长发育过程的功能。我们将AtMGT4的CDS与含有35S启动子的pBI121载体融合,构建过表达载体pBI121-AtMGT4。用农杆菌浸染野生型植株花苞的方法,获得pBI121-AtMGT4转基因植株。在对过表达植株进行筛选和表型观察的过程中,我们发现,跟野生型植株相比,部分过表达植株具有明显的叶卷曲、簇生、矮化、晚花和叶毛分叉多等特异表型。TAIL-PCR结果证明,过表达植株的特异表型并不是由T-DNA插入导致其它基因发生突变引起的。经半定量分析,过表达植株中AtMGT4基因的RNA表达水平与植株是否出现特异表型密切相关,有表型的过表达植株中AtMGT4基因的RNA表达水平明显上升。Mg2+含量测定结果显示,过表达植株中的Mg2+含量较野生型植株的减少一半,而同一植株的叶片和主茎中的Mg2+含量无明显区别。我们还发现过表达植株的失水速率比野生型植株快,耐旱性和耐盐性均比野生型植株要差。同时,我们还对AtMGT4基因进行了融合蛋白表达和抗体制备,并从原核水平检测了抗体的特异性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 2+的特性'>1.1 Mg²⁺的特性
• 2+的生理功能'>1.2 Mg²⁺的生理功能
• 2+的动态平衡'>1.3 植物细胞中Mg²⁺的动态平衡
• 2+转运的研究背景'>1.4 Mg²⁺转运的研究背景
• 2+转运蛋白'>1.5 植物中的Mg²⁺转运蛋白
• 1.6 本文的研究目的及意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 cDNA克隆
• 2.2.2 拟南芥T-DNA插入突变体植株的筛选
• 2.2.3 pBl121-AtMGT4过表达载体的构建
• 2.2.4 过表达植株的获得
• 2.2.5 TAIL-PCR
• 2.2.6 AtMGT4-RNAi
• 2.2.7 蛋白表达载体的构建
• 2.2.8 融合蛋白的表达和抗体的制备
• 2.2.9 过表达植株的研究
• 第三章 结果与分析
• 3.1 AtMGT4基因的cDNA克隆
• 3.2 AtMGT4的cDNA序列的结构分析
• 3.3 AtMGT4基因T-DNA插入突变体植株的筛选
• 3.4 pBI121-AtMGT4过表达载体的构建
• 3.5 过表达植株的获得
• 3.6 TAIL-PCR
• 3.7 AtMGT4-RNAi
• 3.8 蛋白表达载体的构建
• 3.9 融合蛋白的表达和抗体的制备
• 3.10 过表达植株的研究
• 结语
• 参考文献
• 附录
• 致谢