枳BOR基因家族成员和水通道蛋白基因(SIP、NIP)的克隆与缺硼胁迫下的表达分析

摘要

我国柑橘产区土壤硼含量普遍不足，柑橘缺硼现象比较普遍。硼由根系吸收运输到植物体内，植物对硼的吸收和运输机制还不完全清楚。已有研究表明BOR基因家族和水通道蛋白基因部分成员参与硼运输的过程，柑橘BOR基因家族和水通道蛋白基因是否参与硼吸收和运输及哪些成员参与硼的运输还不完全清楚。
　　本实验选用柑橘常用砧木枳[Poncirus trifoliat(L.)RAF.]为材料，克隆BOR基因家族成员和水通道蛋白基因(SIP、NIP)，进行生物信息学分析和缺硼胁迫下的表达分析。实验结果如下:
　　1.枳中克隆了5个BOR基因家族成员:PtrBOR1、PtrBOR2、PtrBOR3、PtrBOR4和PtrBOR5。PtrBORs编码的蛋白质分子量较大且等电点较高，氨基酸多序列比对表明PtrBOR1、PtrBOR2和PtrBOR3具有细胞极性定位和内吞降解的保守位点，系统进化树可将PtrBORs分为两个亚群，其中 PtrBOR1、PtrBOR2和PtrBOR3属于一个亚群，PtrBOR4和PtrBOR5属于另一个亚群。
　　2.枳中克隆了8个水通道蛋白基因，其中SIP基因家族成员3个:PtrSIP1-1、PtrSIP1-2和PtrSIP2-1; NIP基因家族5个: PtrNIP1-2、Ptr NIP4-1、PtrNIP4-2、PtrNIP5-1和PtrSIP6-1。蛋白质特征预测表明PtrSIPs和PtrNIPs编码的蛋白质分子量较小且等电点较高，氨基酸多序列比对表明PtrSIPs和PtrNIPs具有水通道蛋白特有的保守NPA基序和与其运输底物的特征有关的保守氨基酸残基，系统进化分析表明SIP和NIP基因家族分属于进化树的两个分支，其中SIP基因家族分为SIP1s和SIP2s两个亚群，PtrSIP1-1和PtrSIP1-2属于SIP1s，PtrSIP2-1属于SIP2s。
　　3.PtrBORs主要在根中表达，其中PtrBOR4在叶中表达量最高。缺硼胁迫下PtrBORs表达量均发生变化，且各成员表达量的变化各不相同。其中PtrBOR1在根和叶中表达量升高，PtrBOR2在根中表达量升高，茎中表达量下降，PtrBOR3在根、茎和叶中表达量均升高。
　　4.PtrSIPs和PtrNIPs在根、茎和叶中均有表达，PtrSIP1-2、PtrSIP2-1和trNIP4-1在根中表达量最高，PtrNIP6-1在茎中表达量最高，PtrNIP1-2和PtrNIP5-1在根和茎中表达量最高，PtrSIP1-1和PtrNIP4-2在茎和叶中表达量最高。缺硼胁迫下PtrSIPs和PtrNIPs表达量的变化均较剧烈。其中 PtrSIP2-1在根和叶中表达量升高，茎中表达量先降低后升高，PtrNIP4-2在根中表达量升高，茎中表达量先降低后升高，PtrNIP5-1在根、茎和叶中表达量均升高，PtrNIP6-1在茎和叶中表达量升高。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 课题的提出

1．2 前人研究进展

1．2．1 硼的生理功能和缺硼对植物体的影响

1．2．2 硼吸收和运输的机制

1．2．3 柑橘中硼营养的研究进展

1．3 本研究的目的与内容

2 材料与方法

2．1 实验材料与处理

2．2 实验方法

2．2．1 总RNA的提取

2．2．2 第一链cDNA的合成

2．2．3 引物设计及PCR

2．2．4 PCR产物的回收纯化

2．2．5 DNA片段与克隆载体的连接

2．2．6 连接产物转化大肠杆菌感受态

2．2．7 生物信息学分析

2．2．8 基因表达分析

3 结果与分析

3．1 枳中BOR基因的克隆与生物信息学分析

3．2 PtrBORs在不同组织中的表达

3．3 PtrBORs在缺硼胁迫下的表达

3．4 枳中水通道蛋白基因(SIP、MP)的克隆与生物信息学分析

3．5 PtrSIPs和PtrNIPs在不同组织中的表达

3．6 PtrSIPs和PtrNIPs在缺硼胁迫下的表达

4 讨论

4．1 PtrBORs的序列特征

4．2 缺硼胁迫下枳中可能参与硼运输调节的BOR基因

4．3 PtrSIPs和PtrNIPs的序列特征

4．4 缺硼胁迫下枳中可能参与硼运输调节的水通道蛋白基因

4．5 枳中水通道蛋白基因与BOR基因参与硼胁迫调节的分工探讨

参考文献

课题资助项目

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致谢