| 题名 | 胡杨在盐碱胁迫下的生理响应及其钾离子转运基因HAK克隆和功能分析 |
| 作者 | 张选 |
| 答辩日期 | 2015 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 姚银安 |
| 关键词 | 胡杨 盐碱胁迫 生理响应 钾离子转运基因pehak 基因克隆 酵母功能验证 |
| 学位专业 | 植物学 |
| 英文摘要 | 西北荒漠地区土壤盐碱含量较高，而土壤盐渍化及钾营养匮乏已成为影响植物正常生长发育的重要因素。盐渍化对植物的伤害主要是离子毒害，植物体内离子平衡调节成为植物抗盐的重要策略。因此，与离子调节相关的转运蛋白正在被广泛关注，尤其是HAK(high-affinity potassium transporter) 类蛋白正受到研究者们越来越多的重视，其功能也逐渐被揭示。研究表明HAK 类蛋白在调节植物细胞内稳定的K+/Na+ 比，K+ 、Na+ 吸收及K+ 转运等起着重要作用。 本研究以典型的盐生植物胡杨为实验材料，通过对新疆杨(Populus bolleana)和胡杨(Populus euphratica)进行盐碱处理(土壤 pH 8.5-9.0, 100 mM Na+)，以新疆杨为对照，研究胡杨不同成熟度叶片的离子分配、生理响应以及钠钾转运相关基因的表达分析。同时对11个HAK基因盐胁迫下在三种杨树根中的表达分析，以新疆杨和俄罗斯杨作为对照，筛选出胡杨中差异表达钾离子转运基因PeHAK3与PeHAK8进行克隆，并构建酵母转化重组质粒，对其转化酵母进行功能验证。以期为揭示胡杨的耐盐碱机制提供理论依据，以及培育在低钾、盐渍化土壤上生长的作物新品种提供优良的功能基因资源。 获得以下研究结果： (1) 胡杨在盐碱胁迫下的生理响应 通过对胡杨(P. euphratica)在盐碱胁迫下的生理响应，以新疆杨(P. bolleana)为对照，研究发现，在碱胁迫下两种杨树均将过多Na+分配到成熟老叶中，而且胡杨幼叶和老叶中的Na+ 含量均高于新疆杨的幼叶和老叶，而胡杨老叶中的K+ 含量也大幅高于新疆杨老叶中的K+ 含量。且胡杨幼叶和老叶中的Na+/K+ 比均高于新疆杨幼叶和老叶中的Na+/K+ 比。而盐碱胁迫下，二价离子（Ca2+、Mg2+）含量在新疆杨的幼叶和老叶中均降低，但在胡杨的幼叶和老叶中均升高。两种杨树这些指标的差异表明：胡杨较新疆杨更耐盐碱胁迫。研究表明这种有利于幼叶的离子分配策略是两种杨树抵抗盐碱胁迫的重要生存策略，对于其在荒漠地区的生存具有重要意义。 (2) 200 mM NaCl盐胁迫下11个HAK基因在胡杨根部的表达模式分析 通过实时荧光定量qRT-PCR对盐胁迫下11个HAK基因在三种杨树根部的表达模式分析发现，11个基因均对盐胁迫有表达量上的响应，且在三种杨树中的表达响应不相同。以新疆杨和俄罗斯杨为对照，筛选出胡杨中的差异表达基因PeHAK3和PeHAK8进行进一步的深入研究。 (3) 胡杨PeHAK3、PeHAK8的克隆及其序列的生物信息学分析 利用电子克隆和RT-PCR技术克隆得到胡杨PeHAK3、PeHAK8包含完整ORF的cDNA，分别得到全长为2343 bp，编码780个氨基酸；2379 bp，编码792个氨基酸。生物信息学及分子系统进化树分析表明，可能在胡杨的耐盐机制中发挥着独特的功能。 (4) 转化酵母进行功能验证 重组质粒PeHAK3-pYES2.0、PeHAK8-pYES2.0转化酵母突变菌株CY162和G19，以期对PeHAK3、PeHAK8转运蛋白进行功能验证。结果表明，PeHAK8介导低亲和K+ 吸收，同时PeHAK8也介导Na+ 的吸收，此结果进一步证实了PeHAK8转运蛋白调节K+/Na+平衡。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 植物学 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/14681]  |
| 专题 | 新疆生态与地理研究所_研究系统_荒漠环境研究室 |
| 作者单位 | 中科院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张选. 胡杨在盐碱胁迫下的生理响应及其钾离子转运基因HAK克隆和功能分析[D]. 北京. 中国科学院大学. 2015. |
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