水稻中ANR1同源基因的克隆与表达研究
水稻是我国乃至全世界的主要粮食之一。而在稻田系统中，氮素又是水稻生产中重要的一个限制性大量元素，同时也是提高其产量的重要因素之一。在水稻的生长过程中有两种形态的氮提供其营养需求，其中铵态氮是主要的N源，能满足其正常的生长生理需求。有许多研究结果也表明水稻根系具有一定的泌氧能力使得根际硝化作用产生一定的硝态氮，最后以NO3-的形式被水稻根系吸收，因此硝态氮营养对水稻生长也非常重要。
NO3-既能提供给植物营养，又作为一种信号分子调控着植物的生长发育。拟南芥中的ANR1基因，其主要是受硝态氮饥饿的诱导，调控拟南芥侧根的生长。通过blastp搜索到了ANR1在水稻中5个同源基因:OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61。在本论文中，以这5个基因作为研究的目标基因。通过qPCR技术检测各个基因在水稻不同组织中的表达水平，结果发现这5个基因在根中都具有较高的表达水平，其中OsMADs23，OsMADs25，OsMADs61主要是在根中表达。因此以提取水稻根的RNA反转录成的cDNA为模板，进行基因克隆，构建了OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57，OsMADs61的过量表达载体和RiOsMADs27，RiOsMADs57干扰载体。并同时转化水稻及拟南芥，在水稻中得到了OsMADs27的转基因植株，拟南芥里也得到了OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57的转基因植株并收获T0代种子。
同时为了研究目标基因对N、P、S不同营养的响应，我们以粳稻“日本晴(Nipponbare)”为材料，采用水培的方法，得到了以下的实验结果:
1.当以1.25 mM琥珀酸铵作为水稻生长的唯（一）N源时，将14 d苗龄的植株转移到1.25 mM的NH4NO3的营养液里生长，进行硝态氮短时间诱导，分别在0、0.5、1、2、4h取样，利用qPCR检测了目标基因以及标记基因OsNAR2.1（硝酸盐转运蛋白）表达水平的变化。结果发现OsNAR2.1在0.5 h时表达水平提高，随后表达水平逐渐下降，在4h时降为0h的水平;OsMADs57在0.5 h时，表达水平提高，随后表达水平逐渐下降，而OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs61的表达水平均逐渐下降，说明在以NH4+为唯一氮源生长时，OsMADs57和OsNAR2.1是受NO3-短时间的诱导。
2.当以1.25 mM KNO3为唯一氮源供水稻生长时，对14d苗龄的植株进行缺氮3d，然后分别以1.25 mM KNO3，1.25 mM NH4Cl，1.25 mM Gln诱导处理。结果发现在缺N3d时，OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27和OsMADs61的表达水平提高，而OsMADs57表达水平变化不明显。再供氮时，无论是任何形态的N，OsMADs25和OsMADs61的表达水平都受到抑制。说明OsMADs25和OsMADs61受N饥饿的诱导。
3.以水稻营养液生长的植株，对14d苗龄的植株分别进行缺P或S处理7d。结果发现，缺P7 d时，OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57，OsMADs61的表达水平下降，说明这些基因的表达受缺P的抑制。缺S7d时，OsMADs23，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61的表达水平下降，OsMADs25的表达水平提高，说明OsMADs25受S饥饿诱导，OsMADs23，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61的表达受缺S的抑制。
4.对14 d苗龄的植株分别喷施100μM NAA或6BA3 h，结果发现，OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57，OsMADs61这些基因的表达受NAA的诱导，OsMADs25和OsMADs61的表达受6BA诱导。
水稻;ANR1同源基因;硝态氮;基因克隆;基因表达
浙江大学
硕士
作物学
甘银波
2012
中文
S511.01
88
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）