论文部分内容阅读
小麦是我国主要的粮食作物,我国小麦主产区土壤中有效性磷的普遍缺乏严重限制了我国小麦生产的可持续发展。发掘耐低磷基因资源对创制营养高效小麦新种质具有重要意义。本研究以前期筛选的小麦磷胁迫诱导上调表达基因TaSNX1为目标,以模式植物拟南芥为载体,构建过表达TaSNX1基因的拟南芥株系,进行磷胁迫条件下生理表型和表达定位分析,研究TaSNX1基因在低磷胁迫中的功能。具体结果如下:1.转TaSNX1基因拟南芥株系的建立利用特异性引物克隆得到长度为1313bp的TaSNX1基因全长,对连有TaSNX1基因的T载体进行菌落PCR和测序比对证实扩增片段为目的基因;将酶切验证正确的pS1300-GFP载体和TaSNX1基因的重组质粒转化农杆菌,利用浸花法转化拟南芥;利用潮霉素筛选,表达水平的检测和自交纯化筛选获得TaSNX1基因过表达纯合株系。2.过表达TaSNX1基因拟南芥缺磷条件下的表型分析1)生理表型检测表明,TaSNX1基因的过表达会促使拟南芥植株的主根变短,侧根分支增多,而根毛数量不受转基因的影响。说明TaSNX1基因可以通过影响根形发育参与磷胁迫应对机制。2)分子表型检测表明,TaSNX1基因的过表达可造成缺磷条件重要磷胁迫调控基因如AtSPX1、AtAT4和AtPAP1、7等的转录水平发生明显变化。说明TaSNX1蛋白在分子水平通过一定方式对拟南芥磷胁迫基因网络产生了影响,其具体机制有待进一步研究。3.过表达拟南芥TaSNX1基因表达定位及其对生长素分布的影响1)构建携带mcheery红色荧光蛋白的TaSNX1基因过表达株系进行表达定位研究。激光共聚焦显微观察显示,在磷胁迫条件下TaSNX1蛋白主要定位于拟南芥根部,但不同磷浓度条件下表达定位有转移。在缺磷条件下定位于分生区,随胁迫时间延长向伸长区推移;高磷条件下定位于伸长区,随时间延长向成熟区推移。2)分别构建携带GUS报告基因的过表达TaSNX1拟南芥植株和携带生长素响应原件DR5的DR5::GUS报告基因拟南芥表达株系,并通过株系杂交筛选获得共表达株系。共表达株系和报告基因株系的GUS染色结果显示,过表达TaSNX1基因使拟南芥在缺磷条件下的生长素的分布发生了变化。随胁迫时间的增加,生长素分布逐渐向侧根根尖部位运输,且转移速度快于野生型。说明TaSNX1基因的过表达促进生长素向侧根根尖部位的运输途径,进一步有可能影响根形态建成。本研究利用模式植物拟南芥对小麦磷胁迫调控基因TaSNX1进行了功能分析,结果表明,TaSNX1基因在低磷条件下可以通过影响磷调控网络重要基因表达及生长素的分布来影响根的生长发育,进而参与植物应对低磷胁迫作用机制。研究结果可为最终阐明该基因在磷调控网络中的作用机制及其在小麦耐低磷分子育种中的应用提供依据。