水稻苗期质膜H-ATPase基因在不同养分供应状况与环境胁迫下的表达特征研究

摘要

植物细胞膜上的质子泵(H+-pump)或H+-ATPase(EC3.6.1.35)是一类通过水解ATP产生能量，将细胞质中的H+逆浓度泵出细胞的运输蛋白。其主要功能是在细胞膜两侧产生H+浓度梯度和膜电位，以质子驱动力的形式推动各种离子和小分子代谢产物进行跨膜运输。细胞膜质子泵是由一个多基因家族编码的，可将其分为五个亚家族。研究表明，细胞膜质子泵基因的表达具有一定的组织特异性，反映了不同组织的生理需求。由于质膜H+-ATPase是由多基因编码的蛋白，因此其转录水平上的变化在一定程度上决定了其活性的变化。
　　 水稻是我国重要的粮食作物，而且也是一种典型的模式作物。因此本论文通过RT-PCR方法分析了全铵，全硝，缺氮（包括恢复供氮），缺磷（包括恢复供磷）以及pH、模拟干旱或盐胁迫下质膜质子泵基因的表达特征。结果发现：
　　 (1)在水稻根和叶中大量表达的质膜H+-ATPase基因均属于亚家族Ⅰ的OsPMA1.2,3和属于亚家族Ⅱ的OsPMA7，其余的未见表达。在缺磷后，根系中的OsPMA1、2、3、7的表达都降低，但是恢复供磷后这些基因的表达又开始逐渐上调，但是叶片中这些基因的表达则没有发生明显的变化。缺氮时根系中仅OsPMA7的表达有所降低，但是氮素形态（供铵或供硝）并没有造成其基因表达上的差异，并且与对照之间也无明显的差异。叶片中的OsPMA基因的表达均不受缺氮或供氮形态（供铵或供硝）的影响。
　　 (2)随着根际pH的降低，OsPMA7的表达量升高，但是OsPMA1、2、3的表达随着胁迫时间的延长出现下调的趋势，并且当胁迫时间达到96小时后，OsPMA7的表达量也开始降低。而叶片中的质子泵表达没有受到根际pH的影响。盐胁迫下，根系中OsPMA1、2、3的表达未见明显变化，但是OsPMA7的表达受到抑制。在叶片中，上述质子泵基因的表达都有所上调。模拟干旱胁迫(PEG处理)下，无论根系还是叶片中的质子泵基因的表达均未受到影响。
　　 (3)对14-3-3蛋白家族在转录水平的检测发现，它们的表达强度在总体上未受到缺磷、缺氮或是不同氮形态供应的影响，仅Os14-3-310基因在缺磷时表达上调。
　　 本研究通过对上述基因表达模式的分析，为逆境胁迫下水稻细胞膜质子泵的在转录水平上的调控提供了初步的信息。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 质膜H+-ATPASE概述

1.2 质膜H+ˉATPASE基因表达特征

1.3 质膜H+-ATPASE的表达调控

1.4 质膜H+-ATPASE活性的调控

1.4.1 H+-ATPase的四分体结构以及它和14-3-3之间的交互关系

1.4.2 质膜H+-ATPase和14-3-3蛋白关系存在单体特殊性

1.4.3 CDPK通过磷酸化／去磷酸化对质膜H+-ATPase调控

1.4.4 PKS5对质膜H+-ATPase的调控途径

1.5 质膜H+-ATPASE在植物生长中的生理功能

1.5.1 质膜H+-ATPase在伸长生长中的作用

1.5.2 质膜H+-ATPase在控制气孔开闭中的作用

1.5.3 质膜H+-ATPase对糖的转运

1.5.4 质膜H+-ATPase在种子发育中的作用

1.6 质膜H+-ATPASE与环境胁迫

1.6.1 不同的营养胁迫条件下质膜H+-ATPase的表现

1.6.2 非生物因子胁迫对质膜H+ˉATPase的影响

1.6.4 病虫害胁迫对质膜H+ˉATP ase的影响

1.7 本研究的意义

第二章 不同养分供应状况对水稻OSPMA家族表达的影响

2.1 水稻OsPMA对供磷的响应

2.1.1 材料与方法

2.1.2 结果

2.1.3 讨论

2.2 全铵，全硝及缺氮、缺磷处理下OsPMA家族的表达特征

2.2.1 材料与方法

2.1.2 结果与讨论

第三章 环境胁迫对水稻OSPMA家族表达的影响

3.1 水稻OsPMA家族对根际PH变化的响应

3.1.1 材料与方法

3.1.2 结果

3.1.3 讨论

3.2 盐害及模拟干旱处理下OsPMA家族的表达模式

3.2.1 材料与方法

3.2.2 结果与讨论

第四章 不同养分供应状况对水稻14-3-3蛋白家族表达的影响

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

全文结论

创新点

参考文献

致谢