青稞苗期磷利用效率筛选及磷高效基因PHR1的克隆分析

摘要

青稞是我国青藏高原的经典高原特色作物。因其良好的抗旱、抗寒特性，成为目前发现的唯一一种能在海拔4500m以上高原地区种植的农作物。磷肥，是植物生长发育不可或缺的矿质资源，但是其在农业生产中的利用效率却是十分低下，且从目前世界范围来看，磷肥的施用是造成地表水体富营养化的一大关键因素，所以解决植物磷营养的高效利用问题，不仅对农业生产具有重要作用，还能保证世界磷矿资源的合理有效利用，还能有效防止水体污染。
　　本研究通过苗期水培得到实验组和对照组的生物量、根冠比、磷利用效率和酸性磷酸酶活性为筛选指标，进行多指标综合评价。利用主成分分析法和隶属函数加权平均法等求出各品种磷利用效率综合评价值(D)，52份青稞材料的综合评价值D在0.2627-0.8154之间，平均值为0.5081。对D值进行聚类分析，将青稞品种分为四大类:一类共11个品种（长芒白青稞、鄂嘎宗、扎仁、穷结黄六棱、满都、白青稞、白青稞、短芒青稞、分枝青稞、乃木、白青稞），0.2627≤D≤0.3720，平均值0.3245，磷利用效率最低。二类共23个品种，0.4063≤D≤0.5555，平均值为0.5252，磷利用效率稍好;三类共16个品种，0.5829≤D≤0.7193，平均值为0.5968，磷利用效率较高;四类一共2个品种（阿曼都、拉萨紫青稞），0.7811≤D≤0.8154，平均值为0.7983，磷利用效率最高。
　　通过同源克隆和TA克隆的方法，获得青稞磷高效基因PHR1序列全长1139bp，完整开放阅读框1101bp(29-1129)。生物信息学分析，青稞PHR1基因与近缘物种基因同源性很高，预测编码氨基酸366个，编码蛋白分子量为40，033.05Da，等电点为5.14，具有MYB-CC家族典型的两大保守结构域，该蛋白不具有跨膜结构，预测不属于分泌蛋白，没有信号肽，几乎全部位于胞外。
　　本实验为青稞磷高效品种的选育提供了育种材料，并对青稞磷高效种质资源的筛选具有指导作用。

目录

声明

摘要

英文缩略符号与中英文对照表

表格索引

图形索引

第一章文献综述

1．1青稞概述

1．2磷肥资源和植物磷素营养

1．3农作物与磷素营养

1．4磷高效基因型农作物特征

1．5青稞磷高效基因型筛选的研究

1．6青稞PHR1基因

1．6．1植物磷代谢调控的相关转录因子研究

1．6．2青稞PHR1基因研究

1．7基因克隆

1．8实验目的与意义

第二章材料与方法

2．1磷利用效率品种筛选

2．1．1植物材料

2．1．2主要仪器设备

2．1．3主要试剂

2．1．4选种

2．1．5消毒

2．1．6发芽

2．1．7选苗

2．1．8胁迫培养

2．1．9性状调查

2．1．10磷标准曲线的绘制

2．1．11青稞磷利用效率计算

2．2基因克隆

2．2．1植物材料

2．2．2菌株与载体

2．2．3主要试剂

2．2．4主要试剂配方

2．2．5主要仪器设备

2．2．6 Trizol法提取植物RNA

2．2．7 RNA的浓度和纯度检测

2．2．8 cDNA第一链的制备

2．2．9引物设计

2．2．10 PCR特异性扩增

2．2．11 PCR产物纯化回收

2．2．12目的片段与克隆载体连接

2．2．13连接产物转化

2．2．14菌落蓝白斑筛选

2．3生物信息学分析

2．3．1碱基序列分析

2．3．2氨基酸序列比对及保守域预测

2．3．3系统发育树

2．3．4蛋白质二级结构预测

2．3．5蛋白质跨膜结构预测

2．3．6亚细胞定位

2．3．7三级结构分析

第三章结果与分析

3．1各项指标的磷利用效率系数

3．1．1各项指标的磷利用效率系数的计算

3．1．2各单项指标的相关性

3．1．3主成分分析

3．1．4隶属函数分析和权重的确定

3．1．5综合评价值

3．1．6聚类分析

3．2克隆分析

3．2．1总RNA浓度与纯度检测

3．2．3菌落PCR筛选阳性克隆

3．3．1碱基序列分析

3．3．2基因同源性分析

3．3．3蛋白基本理化性质分析

3．3．4蛋白二级结构预测

3．3．5蛋白信号肽预测分析

3．3．6蛋白质跨膜结构预测分析

3．3．7蛋白三级结构预测分析

第四章讨论

4．2青稞磷高效品种筛选

4．3青稞PHR1基因的克隆

参考文献

致谢

作者简历