论文题目: 白菜类蔬菜锌积累和锌胁迫反应的遗传分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 蔬菜学
作者: 武剑
导师: 孙日飞,王晓武
关键词: 白菜类蔬菜,积累,高耐性,效率
文献来源: 中国农业科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 锌是生物体必需的微量金属元素,作为蛋白质的结构和催化成分参与到许多生理生化反应中。缺Zn是严重影响我国人民身体健康的微营养不良症之一,培育Zn强化性作物是克服Zn营养不良症的新策略。缺Zn同时也是严重影响作物生产的植物营养问题之一,培育高Zn效率的作物新品种是解决植物Zn营养不足的一种更具有环境亲和性的途径。另一方面,土壤重金属污染,包括锌污染,日益严重,传统的土壤修复方法耗费很大,植物修复是上世纪九十年代提出的治理土壤污染的新策略,是利用重金属超富集植物吸收和积累土壤中的重金属,达到降低土壤重金属浓度的作用。但是,由于已经发现的重金属超富集植物都存在生物量小,生长周期长的缺点,因此这一策略并没有真正在实践中得以应用。白菜类蔬菜是我国栽培面积和产量最大的蔬菜,包括一些生长周期短,生物量相对较大的栽培种群,因此对白菜类蔬菜进行Zn营养性状的遗传分析,一方面可以为改良白菜类蔬菜的营养品质和培育高Zn效率的白菜类蔬菜新品种提供理论基础;另一方面克隆与植物Zn超富集相关的基因,通过基因工程的手段创建能够超量富集Zn的白菜类植物材料,能够为植物修复技术的实际应用创造条件。 基于以上目的,本论文从以下几个方面对白菜类蔬菜的Zn积累和Zn胁迫下的耐性进行了遗传分析: 1.利用原位噬菌斑杂交法,进行了Zn超富集植物Thlaspi caerulescens的cDNA文库筛选,获得了7个Zn积累相关候选基因的全长cDNA,这些序列与拟南芥的同源基因的序列相似性为86-91%。通过对酵母锌运输缺陷型突变体zrtlzrt2、铁运输缺陷型突变体fet3fet4、锰运输缺陷型突变体smfl的功能互补以及提高了野生型对Cd的敏感性,证明了TcNKAMP3和TcNRAMP4具有Zn、Fe、Mn和Cd的运输活性;TcNRAMP3在Arabidopsis thaliana的nramp3nramp4突变体中过量表达挽救了缺Fe条件下植株的生长。由此证明了TcNRAMP3和TcNRAMP4作为金属转运蛋白参与了植物体的金属积累。 2.利用183个DH株系构建了大白菜的AFLP连锁图谱,该连锁图由10个连锁群组成,包括222个AFLP标记,覆盖基因组长度为1064cM,标记间平均间距为4.8cM。利用这一图谱,对大白菜叶片K、Na、Ca、Mg、Al、Cu、Mn、Fe、Zn和Sr等10种矿质元素含量和总磷含量进行了QTL分析,共找到22个与叶片矿质元素含量相关的QTL和2个与叶片总磷含量相关的QTL,这些QTL对性状的贡献率在6.8-18.8%之间。对这一群体的130个DH株系作了高Zn胁迫下耐性的QTL分析,发现了一个与高Zn胁迫下大白菜生长相关的QTL,和一个仅在相对更高的Zn浓度下出现的QTL。 3.对来自于我国不同地区的分别属于7个栽培种群的184个基因型的白菜类蔬菜和2个来自于荷兰和2个来自于美国的白菜类植物的Zn积累和Zn胁迫条件下的反应进行了调查,结果表明白菜类蔬菜的叶片Zn含量存在显著差异,变化范围在23-160μg g-1d.wt之间,叶片中Zn、Fe、Mn的积累显著相关。地上部或根部的相对生长量均适合于作为参数比较白菜类蔬菜对高Zn或缺Zn胁迫的耐性差异。白菜类蔬菜中存在高Zn胁迫耐性和Zn效率的显著差异。选出了两个对高Zn胁迫具有相对高耐性的基因型和一个具有高Zn效率的基因
论文目录:
第一章 文献综述
1 植物锌营养性状的遗传学研究进展
1.1 Zn超富集植物(Zn hyperaccumulator)
1.2 植物Zn超富集的遗传学研究进展
1.3 植物锌效率的遗传学研究进展
1.4 植物Zn超富集的生理过程
1.5 植物锌积累和锌毒害耐性相关基因的克隆
2.分子标记在植物营养性状遗传改良中的应用
2.1 植物耐低养分胁迫的基因定位
2.2 植物耐金属毒害的基因定位
3 白菜类蔬菜分子标记研究进展
3.1 白菜类植物分子遗传图谱的构建
3.2 白菜类植物QTL定位的研究进展
4 本研究的目的和意义
第二章 植物锌富集相关候选基因的克隆及功能分析
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.2 探针的制备
1.3 cDNA文库筛选
1.4 过表达载体的构建
1.5 利用过表达载体进行A.thaliana的遗传转化
2 结果与分析
2.1 T.caerulescens cDNA文库的筛选
2.2 过表达载体的构建
2.3 候选全长cDNA功能分析
3 讨论
3.1 cDNA文库的筛选
3.2 NRAMP3和NRAMP4全长cDNA序列分析
3.3 过表达载体的构建
3.4 TcNRAMP3和TcNRAMP4的金属运输功能
第三章 大白菜分子连锁图谱的构建及叶片矿质元素含量和总磷含量及高锌胁迫耐性的QTL定位
1 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2 结果与分析
2.1 大白菜分子连锁图谱的构建
2.2 叶片矿质元素含量的QTL定位
2.3 Zn胁迫耐性的QTL定位
3 讨论
3.1 大白菜AFLP遗传图谱
3.2 矿质元素和总磷含量的QTL
3.3 Zn胁迫条件下植株生长相关的QTL
第四章 白菜类蔬菜锌积累和对锌胁迫条件反应的自然变异
1 材料与方法
1.1 植物材料
1.2 植物材料的栽培
1.3 金属含量的测定
1.4 Zn效率和高Zn耐性的计算
2 结果与分析
2.1 Zn积累
2.2 高Zn胁迫的Zn耐性
2.3 白菜类蔬菜锌效率(ZE)的基因型差异
讨论
第五章 白菜类蔬菜锌转运蛋白ZIP基因多态性ECOTILLING检测方法的建立
1 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2 结果与分析
3 讨论
结论
参考文献
致谢
作者简历
附录
发布时间: 2006-08-26
参考文献
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