干旱胁迫下硫营养对小麦硫转运蛋白基因表达的调节

论文摘要

干旱是限制农业生产的重要因素之一,解决干旱问题的重要途径之一就是提高作物自身的抗旱性。硫作为作物所必需的营养元素,在作物的生长代谢过程中起着许多重要的作用。已有研究表明,硫素不仅对植物有直接的营养作用,还可以提高植物的水分利用率,有利于植物对干旱逆境的适应。然而,人们目前对硫营养与提高作物生理抗旱性的分子机理的认识还十分有限,有待开展系统深入的研究。硫在被植物吸收同化利用的途径中,硫转运蛋白表达的调节是最初也是最基础的一个调节部位,研究其在干旱胁迫条件下的表达模式是了解硫营养对作物生理抗旱性调节分子机理的基础。本实验选用水肥敏感型小麦郑引一号作为实验材料,采用室内水培的方法,通过控制不同的硫水平,研究了在干旱胁迫条件下硫素对小麦硫转运蛋白基因表达的调节,取得了以下结果: 提取小麦根系总RNA,自行设计引物,应用RT-PCR 的方法克隆小麦硫转运蛋白基因片段,将其连入克隆载体pGEM-Teasy 后测序,测序结果比对发现该片段属于StA1.1a基因部分片段;用地高辛随机引物标记试剂盒对该片段进行标记后,对不同水分和硫营养条件下提取的小麦根系总RNA 进行斑点杂交。结果显示,该片段的表达受到硫营养的负调控,同时,硫养分胁迫下正常供水和干旱处理之间有一定的差异,证明水分胁迫对硫营养的负调控很可能有一定的抑制作用。选用跨内含子的持家基因α-Tubulin 片段作为内参基因对小麦硫转运蛋白（ST）基因的表达进行半定量RT-PCR 检测,通过对试验参数的优化,建立了检测硫转运蛋白基因表达两步法RT-PCR 技术,结果同样显示,该片段的表达受到硫营养的负调控,同时,硫养分充足情况下,正常供水和干旱处理间也可检测到微弱差异,但该影响远远小于硫营养胁迫带来的负调控作用。本文对作物利用硫养分生理抗旱的分子机理做了初步探讨,同时建立起来的稳定扩增小麦α-Tubulin 基因RT-PCR 体系可直接用于实验室检测小麦反转录体系是否成功,另外,根据序列分析结果和表达检测结果对该片段的一些性质测定也为硫转运蛋白的进一步研究提供了一定依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 植物中硫的营养作用与功能
• 1.1.1 硫参与蛋白质的合成
• 1.1.2 硫与酶的构象及功能
• 1.1.3 硫与脂类合成
• 1.1.4 硫与植物的抗逆性
• 1.2 土壤中硫的缺乏
• 1.3 植物对硫的吸收与利用
• 1.3.1 硫在植物体内的储存和再分配
• 1.3.2 植物体内硫的吸收及其同化途径
• 1.4 硫转运蛋白研究进展
• 1.4.1 硫转运蛋白基因的克隆
• 1.4.2 硫转运蛋白蛋白信息
• 1.4.3 硫转运蛋白基因表达的调控机制
• 1.4.4 硫转运蛋白的功能研究
• 1.4.5 小麦硫转运蛋白研究进展
• 1.5 检测基因表达技术
• 1.5.1 Northern 杂交与斑点杂交
• 1.5.2 RT—PCR 法
• 1.6 立题依据
• 第二章 小麦硫转运蛋白基因片段的克隆与RNA 斑点杂交检测表达
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料与试剂
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 目的片段的PCR 扩增
• 2.2.2 重组质粒的PCR 鉴定和EcoR I 单酶切鉴定
• 2.2.3 ST 序列分析
• 2.2.4 RNA 质量检测
• 2.2.5 RNA 斑点杂交分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 关于RNA 的提取
• 2.3.2 关于斑点杂交
• 第三章 半定量RT-PCR 检测不同水分和硫营养条件下小麦硫转运蛋白基因表达差异
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料与试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 PCR 扩增体系的优化
• 3.2.2 PCR 产物序列测定
• 3.2.2 半定量PCR 循环次数的确定
• 3.2.3 体系重复性与准确性检测
• 3.2.4 α-Tubulin 基因的扩增
• 3.2.5 半定量RT-PCR 体系检测ST 基因的表达
• 3.3 讨论
• 3.3.1 关于半定量RT-PCR
• 3.3.2 关于硫转运蛋白基因的表达
• 第四章 研究的意义、特色及取得的结果
• 4.1 研究的意义
• 4.2 研究的特色
• 4.3 研究所取得的主要结果
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简介