【摘 要】
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硒是人体所必需的微量营养元素,在植物体中也具有非常重要的生理生化作用及功能。我国是一个贫硒大国,人体长期缺硒会引发多种疾病,进行食源性补硒是改善我国居民健康状况的必然手段。富硒农产品的开发与利用,能够改善我国居民长期硒摄入不足的情况,改良居民的健康状况。谷子脱壳后的产物-小米,其营养成分与其他禾谷类粮食作物相当或更优,是理想的补硒作物。深入研究谷子对硒的吸收和转运机制,对谷子硒生物强化及遗传改良具
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硒是人体所必需的微量营养元素,在植物体中也具有非常重要的生理生化作用及功能。我国是一个贫硒大国,人体长期缺硒会引发多种疾病,进行食源性补硒是改善我国居民健康状况的必然手段。富硒农产品的开发与利用,能够改善我国居民长期硒摄入不足的情况,改良居民的健康状况。谷子脱壳后的产物-小米,其营养成分与其他禾谷类粮食作物相当或更优,是理想的补硒作物。深入研究谷子对硒的吸收和转运机制,对谷子硒生物强化及遗传改良具有重要意义。本研究以拟南芥、水稻硫转运蛋白基因序列为模板,在谷子基因组数据库筛选与硫酸盐转运蛋白基因高度相似的同源序列。利用生物信息学方法对基因进化关系、基因结构以及理化性质进行分析;通过叶面喷施不同浓度硒酸钠,测定谷子幼苗农艺性状指标和相关生理指标,确定苗期谷子喷施硒酸钠最适浓度;利用q RT-PCR技术研究SiSULTRs在不同时期谷子硒酸钠处理后的表达变化,探讨SiSULTRs对硒酸钠的响应机制;对SiSULTRC3基因进行初步功能分析。主要研究结果如下:（1）谷子中至少含有10个硫转运蛋白基因,分属4个亚族,分布在6条染色体上。硫转运蛋白基因家族基因间结构基本相似,同一亚族基因具有相似的保守元件类型和样式分布。SiSULTRs基因均含有硫转运蛋白所特有的Sulfate-transp结构域和STAS结构域,其分子量63.62-75.25 KDa,富含碱性氨基酸,均属疏水性、非分泌蛋白,无信号肽位点。组织特异性分析结果表明,SiSULTRs在谷子各器官均有表达。（2）叶面喷施12.5μmol/L硒酸钠可显著提高谷子的株高、茎粗和干物质量;显著提高谷子叶片的叶绿素含量及SOD、POD、CAT活性,且均在喷硒浓度为12.5μmol/L时达最大值、均随着喷硒浓度的增加呈先升高后降低的趋势。谷子叶面喷施12.5-50μmol/L硒酸钠促进谷子幼苗生长,其中以12.5μmol/L效果最佳。（3）qRT-PCR研究结果表明,SiSULTRs在谷子不同组织中对Se O42-处理的响应模式不同,硒酸钠处理均可诱导SiSULTRs表达。SiSULTRAs响应硒酸钠诱导较早,在吸收转运Se O42-过程中可能主要起吸收作用,SiSULTRA2可能是叶片吸收硒的主效基因。SiSULTRBs、SiSULTRCs、SiSULTRD1响应硒酸钠诱导较晚,在吸收转运Se O42-过程中可能主要起转运作用。（4）SiSULTRs基因相对表达量与SOD、POD活性相关性不显著,CAT活性与SiSULTRs相关基因表达显著相关。灌浆期叶面喷施硒酸钠,硒营养顺着叶-叶鞘-茎-穗的顺序运输并积累。SiSULTRC3可能是籽粒转运硒的主效基因。（5）转SiSULTRC3型拟南芥,硒酸钠处理后较野生型表达量增加,硒含量增加。由此可见,SiSULTRC3可以提高植株转运Se O42-的能力。综上所述,谷子硫转运蛋白基因家族基因编码疏水性、非分泌蛋白,含有Sulfate-transp结构域和STAS结构域。谷子叶面喷施12.5-50μmol/L硒酸钠促进谷子幼苗生长,其中12.5μmol/L效果最佳。硒酸钠处理可诱导谷子SULTR各基因表达上调,SiSULTRAs响应硒酸钠处理较早,而SiSULTRBs、SiSULTRCs、SiSULTRD1响应硒酸钠处理较晚。SiSULTRC3可以提高植株转运Se O42-的能力。
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