不同基因型水稻对低磷胁迫的响应及其分子机制研究

论文题目: 不同基因型水稻对低磷胁迫的响应及其分子机制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物栽培学与耕作学

作者: 郭玉春

导师: 林文雄

关键词: 水稻,磷效率,显微结构,同源克隆,差异蛋白组学

文献来源: 福建农林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 选育磷高效水稻品种,充分利用土壤中丰富的磷资源,对节约资源、防止污染和稻作的高效持续发展具有重要意义。 本研究在以往研究的基础上,选用不同磷效率基因型水稻为试验材料,从植株形态发生、生理生化机制和分子机理等角度出发,在个体、细胞与分子水平探讨在低磷胁迫下的磷高效的作用方式与内在机制,阐明磷高效水稻对低磷胁迫的响应及其分子机制。主要研究结果如下: 1、在较高浓度的低磷胁迫下,水稻能产生分蘖,采用相对分蘖干重这一指标能灵敏而准确地反映出不同水稻基因型耐低磷能力的差异。相对分蘖数及其干重、相对总生物量、相对地上部干重及相对根干重等指标是进行综合评价的理想指标。而在相对低浓度的低磷胁迫下,水稻分蘖受阻,相对地上部干重和相对总生物量是可靠的筛选指标。 2、低磷胁迫下植株的外部形态发生了较大的变化,而磷高效水稻各性状变化相对较小。从各供试材料的形态发生来看,磷高效水稻解剖特点如下:侧根原基的发生早,数量多,部分增加出现了根中根的现象;茎杆的壁薄,髓腔大,通气结构与维管束外内轮等机械组织的分化较为完善;叶片中的气室大,栅栏组织发达、气孔量多面广;分蘖原基数量虽有减少但均发生正常。 3、就磷效率而言,IR74表现出的磷高效是其较高的磷吸收率、运转率及利用率共同作用的结果,属磷高效综合型,磷中效IR71331吸收率突出,属磷高效吸收型,而IR71379为磷低效型。小的Km和Cmin,大的Imax及高的APase升幅和R/S是磷高效水稻固有的生理生化本质。 4、光合特性而言,各基因型水稻在低光强下的Pn、叶绿素和气孔导度变化较小,明显低于高光强下的降幅。在低磷和不同光强下,磷高效水稻的胞间CO2浓度和Ca2+/Mg2+-ATPase均呈上升趋势,磷低效基因型的胞间CO2浓度和Ca2+/Mg2+-ATPase均降低,磷高效水稻具有高光强的光合优势。 从抗性生理来看,不同基因型水稻叶片的丙二醛含量及增幅存在差异。磷高效水稻仅小幅增加,而磷低效水稻升幅较大,低磷下叶片膜脂过氧化程度远大于根系。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 引言

前言

1 磷素在植物生长发育和新陈代谢中的作用

2 土壤中磷元素的含量及其分布特点与利用状况

3 植物耐低磷胁迫与磷效率的研究进展

3.1 植物磷效率的概念

3.2 形态特征研究进展

3.3 生理生化特性研究进展

3.4 遗传特性研究进展

3.5 分子水平的研究进展

4 磷高效水稻的研究现状

5 本研究的总体思路、意义与内容

5.1 总体思路与意义

5.2 研究内容

第二章 磷高效水稻的筛选与鉴定

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 筛选方法

1.3 大田鉴定试验

1.4 统计方法

2 结果与分析

2.1 磷高效水稻的指标筛选

2.2.1 较高浓度的低磷胁迫下磷效率水稻适宜指标的筛选

2.2.2 较低浓度的低磷胁迫下磷效率水稻适宜指标的筛选

2.2 磷高效水稻大田验证

2.2.1 试验土样的养分状况

2.2.2 不同基因型水稻产量表现

3 小结

第三章 不同磷水平下不同基因型水稻的形态学特征

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 不同基因型水稻的植株外部形态特征

2.1.1 不同基因型水稻地下部根系形态特征

2.1.2 不同基因型水稻地上部形态特征

2.2 不同基因型水稻的形态解剖特征

2.2.1 不同供磷条件下的根系构造及其特点

2.2.2 不同供磷条件下的茎杆构造及其特点

2.2.3 不同供磷条件下的叶片构造及其特点

2.2.4 不同供磷条件下的分蘖原基构造及其特点

3 小结

第四章 不同基因型水稻的磷效率特性

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 试验设计

1.3 测定内容与方法

2 结果与分析

2.1 不同基因型水稻的磷效率

2.2 不同磷效率水稻磷的吸收、运转率及利用效率

2.2.1 不同磷效率水稻磷的吸收率和运转率

2.2.2 不同磷效率水稻磷的利用效率

2.3 不同磷效率水稻的磷素吸收动力学特征

2.4 不同磷效率水稻的酸性磷酸酯酶和核糖核酸酶活性的变化

3 小结

第五章 磷高效水稻的光合与抗性生理生化特性

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 试验设计

1.3 测定内容与方法

2 结果与分析

2.1 磷高效水稻的光合生理特性

2.1.1 磷高效水稻光合特性

2.1.2 叶绿素含量的变化

2.1.3 Ca~(2+)/Mg~(2+)-ATPase活性表现

2.2 磷高效水稻的抗逆生理特性

2.2.1 低磷胁迫对不同效率水稻MDA含量的影响

2.2.2 低磷胁迫对不同效率水稻SOD活性的影响

2.2.3 低磷胁迫对不同磷效率水稻CAT活性的影响

3 小结

第六章 磷高效水稻的分子机制初探

1 材料与方法

1.1 克隆与同源性分析

1.1.1 核酸的提取

1.1.2 RNA提取

1.1.3 总RNA样品的DNase Ⅰ处理

1.1.4 引物设计

1.1.5 PCR扩增条件

1.2 差异功能蛋白组学分析

1.2.1 蛋白的提取

1.2.2 蛋白质双向电泳

1.2.3 MALDI-TOF/MS分析

1.2.4 质谱仪检测参数设置

1.2.5 数据库搜索

1.2.6 生物信息学分析

2 结果与分析

2.1 磷高效水稻磷酸盐转运因子编码基因的克隆与同源性分析

2.1.1 供试材料的同源克隆

2.1.2 DNA序列的测定

2.1.3 转录水平的表现

2.2.磷高效吸收型水稻根的差异功能蛋白组学分析

2.2.1 蛋白质双向电泳图谱变化

2.2.2 肽质量指纹谱及数据库分析

3 小结

第七章 展望

参考文献

致谢

发表的论文

发布时间: 2005-09-27

参考文献

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