论文部分内容阅读
植物在整个生命周期中需要多种营养元素,在所有的必需营养元素中,氮素是限制植物生长和形成产量的首要因素,同时它对改善作物品质也有明显作用。植物吸收利用的氮素主要是铵态氮和硝态氮。高等植物中硝态氮的转运主要通过硝酸盐转运蛋白完成,根据转运效率不同,分为高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2s)和低亲和硝酸盐转运蛋白(NRT1s), Laren等(2014)将NRT1s和PTRs(Peptide transporter)统一命名为NPFs (Laren et al.,2014)。水稻是一种喜铵作物,但是有研究证明水稻根系能够泌氧,同时水稻茎秆通气组织发达,能够将根系周围部分铵态氮转化为硝态氮,进而吸收利用。本研究以硝酸盐转运蛋白OsNPF7.9为研究对象,利用semi-quantitative RT-PCR、q-PCR技术、过表达和启动子融合GUS研究了OsNPF7.9表达调控模式和功能。主要研究结果如下：1.通过生物信息学分析,OsNPF7.9基因转录本共有五个外显子和四个内含子,编码610氨基酸。氨基酸序列分析表明,OsNPF7.9有10-12个跨膜结构。从表达部位看,OsNPF7.9在水稻各个部位均有表达。硝酸盐转运蛋白进化树显示OsNPF7.9与已经报道的拟南芥AtNRT1.8和AtNRT1.5关系较密切,同时与OsNRT1.1的进化关系也较近。OsNPF7.9基因启动子序列元件分析显示OsNPF7.9启动子中含有多个与氮、光、干旱、激素等有关的顺式作用元件。2.通过截取水稻OsNPF7.9启动子融合GUS报告基因,利用农杆菌转基因技术,发现OsNPF7.9基本在水稻的各个部位都有表达,例如：麸皮、花药、根毛、幼根、叶片、茎秆、发芽的胚、根茎结合处以及成熟根系的中柱等。RT-PCR与GUS表达结果显示OsNPF7.9表达不受氮形态和浓度的影响。3.利用q-PCR技术研究缺钾、干旱以及激素对OsNPF7.9表达的影响,在缺钾条件下,OsNPF7.9在地下部表达受到显著抑制,而地上部显著上调；5%(m/v)PEG模拟干旱处理,OsNPF7.9在地上部表达受到显著抑制,地下部显著上调；OsNPF7.9表达受到10 μM IAA、50 μM ABA、IμM T-transzeatin上调。4.正常水培30天,与WT相比,过表达株系OE4和OE5地上部显著干重增加约20.2%、20.9%,地下部干重无显著差异,根冠比降低约13.1%、14.2%,地上部和地下部全氮含量均显著增加,植株氮积累总量显著提高；田间农艺性状分析,叶和穗的长度显著增加,结实率和谷草比显著下降,全氮含量在种子、颖壳和瘪壳中显著增加,而其他部位无明显差异。