禾谷类作物高亲和力NO3-吸收系统基因表达调控研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 蔡超 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱永官 ; 童依平 |
| 关键词 | 大麦 小麦 水稻 高亲和力NO3-转运系统 基因表达 调控 NO3-流入速率 pH ABA NRT2 NAR2 Hordeum vulgare Triticum aestivum Oryza sativa high affinity nitrate transport system gene expression regulation nitrate influx NAR2 |
| 其他题名 | Studies on Gene Expression and Regulation of High Affinity Nitrate Transport System in Cereal Crops |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | " 土壤中的NO3-是大多数农作物的主要氮源之一。在生理和分子水平上深入了解农作物高亲和力NO3-转运系统（HATS）的调控机制，可以为选育高效吸收氮素品种的遗传改良提供一定的理论依据，进而为解决农田生态系统中的氮污染问题提供有效的防治措施。本研究中，我们以水稻、大麦和小麦等禾谷类作物为材料，对它们的HATS进行了一系列基因表达调控分析，主要结果如下： 从大麦中克隆了2个NRT2基因（HvNRT2.5和HvNRT2.6），并证实了水稻中预测的4个NRT2基因（OsNRT2.1、OsNRT2.2、OsNRT2.3、OsNRT2.4）和2个NAR2基因（OsNAR2.1、OsNAR2.2）。进化树分析发现HvNRT2.5、OsNRT2.3和OsNRT2.4与低等真核生物和原核生物NRT2蛋白的亲源关系较近，而与其它高等植物的亲源关系较远。 研究结果表明，水稻根系HATS基因可以在比较宽泛的范围内被不同浓度NO3-诱导表达，高浓度NO3-诱导能加速大多数HATS基因的表达上调。水稻和大麦根系中大多数HATS基因都可以在比较宽泛的pH范围内被NO3-诱导上调表达，但大麦的HvNRT2.5是诱导下调表达。对大麦基因表达组织特异性的研究表明，在NO3-诱导前后，大麦的6个NRT2基因和3个NAR2基因都主要在根系中表达。在NO3-诱导前，根系中表达丰度较高的NRT2成员依次是HvNRT2.2、HvNRT2.5；地上部多数HvNRT2基因表达丰度相近；NO3-诱导后，根系中表达丰度较高的NRT2成员依次是HvNRT2.1、HvNRT2.2和HvNRT2.3，地上部表达丰度最高的成员是HvNRT2.5。HvNAR2.3在诱导前后都是NAR2基因家族在各器官中表达丰度最高的成员。 研究结果证明pH对HATS基因表达的影响存在物种间差异。植株被NO3-诱导后，和pH6.5相比，碱性条件（pH8.0）促进大麦根系多数HATS基因表达的上调；酸性条件（pH5.0）抑制大麦根系多数HATS基因表达的上调；但是pH对水稻根系HATS基因表达的影响较小且与大麦不同，碱性（pH8.0）和酸性条件（pH5.0）仅微弱抑制水稻根系部分HATS基因的表达。另外pH对大麦根系和地上部组织HATS基因表达的影响也存在差异，碱性条件（pH8.0）促进了大麦地上部NRT2和NAR2基因的表达，但酸性条件（pH5.0）对NRT2和NAR2基因的表达没有显著影响。 研究结果还表明pH对高亲和NO3-流入速率的影响也存在物种间差异。植株被NO3-诱导后，和pH6.5相比，碱性（pH8.0）和酸性条件（pH5.0）都抑制了大麦的NO3-流入速率；但在水稻中，碱性条件（pH8.0）抑制NO3-流入速率；而酸性条件（pH5.0）并没有明显抑制NO3-流入速率，相反在诱导初期（1小时）还增强了水稻根系的NO3-流入速率，诱导后期（4-8小时）对NO3-流入速率则没有显著的影响。另外，植物是否被NO3-诱导也会影响pH对高亲和NO3-流入速率的调控，当大麦根系未经NO3-诱导时，pH越高，流入速率越低。 对小麦幼苗的研究发现，外源脱落酸（ABA）在介质中没有NO3-的条件下可以显著诱导小麦根系中3个TaNRT2和2个TaNAR2基因的表达上调，而且这种诱导不被谷氨酰胺（Gln）抑制。外源Gln在介质中没有NO3-存在的条件下也可以诱导小麦根系中TaNRT2和TaNAR2基因的表达上调，但是Gln和ABA都不能诱导NO3-流入速率上升。另外，介质中ABA对NO3-诱导的小麦根系TaNRT2和TaNAR2基因的表达没有明显的影响，尽管它会抑制NO3-诱导的小麦根系NO3-流入速率。 本研究还对大麦地上部应答不同NO3-供给状况的基因表达谱进行了初步分析，发现了一些可能调控HATS的候选基因。 " |
| 学科主题 | 环境生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-19 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/105]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 蔡超. 禾谷类作物高亲和力NO3-吸收系统基因表达调控研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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