论文题目: 小麦耐盐相关基因的作图及克隆
论文类型: 博士论文
论文专业: 遗传学
作者: 马丽清
导师: 贾继增,王国英
关键词: 小麦,耐盐性,吡咯琳羧酸合成酶,吡咯琳羧酸还原酶
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 小麦是我国的第二人粮食作物,土壤的盐渍化严重制约着小麦的生产,提高小麦的抗盐性是小麦的重要育种目标之一。运用分子生物学手段,通过耐盐相关基因作图和克隆,不公为小麦耐盐分子机制提供理论依据,而且为最终实现转基因耐盐小麦奠定了基础。本研究通过QTL分析,抗盐相关基因的同源序列克隆及功能验证取得了以下结果: 1.本实验采用Opata85×W7984 RIL群体及已构建的遗传连锁图,用芽期耐盐指数,胚根鲜重、干重,胚芽鲜重、干重,苗期盐害指数,植株干重、鲜重,根冠比,叶片脯氨酸含量,叶片叶绿素含量等多个耐盐相关生理指标,采用QTLmapper1.0软件对耐盐相关性状进行了QTL定位。共定位到69个QTLs,其中芽期22个,苗期47个。在3A染色体xglk683-xcd0460间,3B染色体xfbbl68-xbcd147间,4D染色体xcko1081-xfbb226间和6D染色体xpsr106-xfbb283间是多个性状的QTL共同指向的区段,可能是主效QTL位点。其中4D染色体上xcko1081-xfbb226间是控制芽期耐盐性的QTL位点,6D染色体xpsr106-xfbb283间是控制苗期耐盐性的QTL位点,3A染色体xglk683-xcd0460间和3B染色体xfbb168-xbcd147间是同时控制曲期和芽期的QTL位点。这些QTL位点为分子标记辅助育种和耐盐QTL的图位克隆提供了帮助。 2.吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因是脯氨酸生物合成的限速酶,本研究以耐盐的小国小麦地方品种茶淀红为试材,采用同源序列克隆方法,得到了小麦TaP5CS基因,其cDNAK度为2260bp,包含2151bp的ORF,编码717个氨基酸,含有ATP、NADPH结合位点和谷氨酸激酶、谷氨酸脱氢酶保守域,脯氨酸反馈抑制作用位点。该基因在GenBank的登陆号为AY888045。在基因组DNA上获得了7400bp的片段,约含有18个内含子,19个外显子。Southern杂交的结果表明,TaP5CS基困在小麦基因组中有2个拷贝,定位在小麦的第二部分同源群上。Northern杂交和半定量RT-PCR的结果表明,小麦TaP5CS基因是受盐胁迫诱导上调表达的基因,在盐胁迫下有2个转录高峰。将该基因转入拟南芥中,Northern blotting的结果表明在正常情况下,小麦TaPSCS基因在拟南芥中能够正常表达,在盐、PEG、ABA胁迫下,TaP5CS基因的转录本进一步积累。并且在低度和中度盐胁迫下,能促进根的伸长,根的生物量增加,提高脯氨酸的含量、可溶性蛋白含量、叶绿素的含量、促进植株的生长,提高植株地上部分的生物量。而TaP5CS基因在拟南芥中的反义表达,抑制了拟南芥AtP5CS基因的活力,降低了脯氨酸的合成积累,降低根的伸长速率。反义表达的拟南芥植株开花结实率低,果荚变小,种子数少,但种子变大。反义表达短片段P5CS262的作用要大于反义表达长片段P5CS-2151。 3.以同源序列克隆的方法在cDNA利基因组DNA水平上,获得了小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶(TaP5CR)基因,TaP5CR1基因cDNA全长1025bp,基阅组DNA为2600bp,包含7个外显子和6个内含子,编码288个氨基酸的多肽,GenBank登陆号为AY880317。Southern杂交的结果表明,该基因有2个以上的拷贝。不同六倍体小麦的等位变异分析表明该基因是很保守的。Northern blot分
论文目录:
缩略词
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.研究意义
2.植物耐盐机理研究进展
2.1.盐胁迫对植物的伤害机理
2.2.植物的耐盐机理
3.脯氨酸及其合成代谢途径研究进展
3.1.脯氨酸作为渗透调节物质的地位和作用
3.2.脯氨酸的合成途径
3.3.脯氨酸和ABA
4.QTL定位及植物耐盐QTL研究进展植物：
4.1.植物耐盐QTL定位的研究进展
4.2.耐盐相关QTLs定位、克隆及展望
5.植物新基因发掘的方法和策略
5.1.利用图位克隆技术进行新基因发掘
5.2.利用比较基因组学进行新基因发掘
5.3.利用突变体进行新基因发掘：
5.4.利用基因表达技术进行新基因发掘
6.本研究的目的和意义
第二章 小麦耐盐相关QTLS的定位
1.材料与方法
1.1.Opata85xW7984RIL群体
1.2.芽期耐盐相关性状的鉴定
1.3.苗期耐盐性的鉴定
1.4 数据分析及QTL定位
2.结果和分析
2.1.RIL群体及亲本的表型值
2.2.耐盐相关性状和耐盐指数的相关分析
2.3.耐盐相关指标的QTL作图
3.讨论
3.1.耐盐相关指标的选择
3.2.耐盐QTL的定位及成簇分布
第三章 小麦TAP5CS(⊿~L-PYRROLINE-5-CARBOXYLATE SYNTHETASE)基因的克隆和功能验证
1.材料
2.方法
3.结果与分析
3.1.小麦吡咯啉-5-羧酸合成酶基因的克隆
3.2.小麦TaP5CS基因在拟南芥中过量表达
3.3.小麦TaP5CS基因在拟南芥中的反义表达
4.讨论
第四章 小麦TAP5CR(⊿~1-PYRROLINE-5-CARBOXYLATE REDUCTASE)基因的克隆和功能验证
1.材料
2.方法
3.结果与分析
3.1.小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶基因的克隆与序列分析
3.2.小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶基因的Southern杂交分析
3.3 小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶基因的等位变异分析
3.4.小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶基因Nornthern blot分析
3.5.小麦吡咯啉-5-羧酸还原酶基因过量表达载体的构建
3.6.过量表达TaP5CR基因的转基因植株鉴定
3.7.转基因植株的功能鉴定
4.讨论
第五章 结论
参考文献
致谢
个人简历
发布时间: 2005-07-18
参考文献
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