水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族功能分析

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1、水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的功能分析摘要磷是限制植物生長發(fā)育的重要營養(yǎng)元素之一。植物通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)磷素營養(yǎng)。外界環(huán)境嚴(yán)重缺磷時，植物體通過誘導(dǎo)或增強(qiáng)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)從而提高其對根際和共生菌根菌絲磷素的吸收和利用，同時外界環(huán)境中的其他一些因素也會影響磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)調(diào)控。水稻中磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(PT)是一個多基因的家族，這些家族的不同成員在水稻生長發(fā)育過程中或是在各種生理生化和代謝過程中起著不同的作用。對水稻磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的分析研究有助于我們深入了解各基因成員在水稻磷吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)中的功能，以及磷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和體內(nèi)維持磷濃度平衡等方面的調(diào)控機(jī)制，同時也為創(chuàng)制磷高效水稻資源、培

2、育磷高效水稻品種提供了理論基礎(chǔ)。本研究分為兩部分內(nèi)容：一是水稻磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族基因的生物信息學(xué)分析，包括水稻中PT家族的成員，系統(tǒng)發(fā)育，模體以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，基因上游2kb的順式作用元件分析，OsPT家族成員在不同磷環(huán)境條件下以及不同激素處理后基因表達(dá)譜分析，通過Real．timePCR對部分芯片結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證；二是phtl家族中13個PT基因的超量表達(dá)載體以及2套抑制表達(dá)載體的構(gòu)建、遺傳轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)基因植株的鑒定分析，為后續(xù)深入研究各基因的功能創(chuàng)制了遺傳材料。研究的主要結(jié)果如下：1．生物信息學(xué)分析，水稻巾有26個磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，分別命名為OsPTI、OsPT2、OsP乃、OsPT4、OsPT5、

3、OsPT6、OsPT7、OsPT8、OsPT9、OsPTIO、oSPTll、osPTl2、OsPTl3、OsPTl4、OsPTl5、osPTl6、OsPTl7、OsPTl8、osPTl9、oSPT20、oSPT2l、osPT22、OsPT23、OsPT24、osPT25、osPT26o2．生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)26個磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都具有8個保守的motif,5．12個跨膜結(jié)構(gòu)域，且大部分結(jié)構(gòu)域都是保守的。3．基因上游2kb找到了237個可能的順式作用元件，這些元件大部分是磷響應(yīng)及脅迫相關(guān)的調(diào)控元件，例如PHO．1ike，TATA．box—like，PHRl，螺旋環(huán)螺旋元件等。4．OsPT基因家族成

4、員在三個水稻品種(明恢63，珍汕97，訕憂63)全生育期的27個組織中的全基因組j卷片表達(dá)譜分析。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2012屆碩士研究生學(xué)位論文5．OsPT基因家族在三個水稻品種(明恢63，珍汕97，訕憂63)經(jīng)NAA、GA3和KT三種激素處理后的全基因組芯片表達(dá)譜分析。6．部分芯片結(jié)果經(jīng)Real—time檢測驗(yàn)證，表明了在正常生長條件下OsPT基因家族各成員具有不同的表達(dá)時空模式。OsPTll、OsPTl7、OsPT20在開花前一天的花蕊上優(yōu)先表達(dá)，OsPT4、OsPTl3在抽穗后14天的劍葉期優(yōu)先表達(dá)。7．水稻苗期用5種激素處理，用Real—time檢測水稻PT基因家族中11個基因的表達(dá)量，

5、發(fā)現(xiàn)這些基因?qū)Σ煌募に靥幚砭哂胁煌捻憫?yīng)模式，暗示了它們在磷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或體內(nèi)磷酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)方面具有不同功能。8．phtl家族中13個PT基因的超量表達(dá)載體以及2套抑制表達(dá)載體的構(gòu)建、在日本晴受體品種中進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化，各載體均獲得10．60株左右的轉(zhuǎn)化苗，對這些轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行了陽性鑒定、表達(dá)量檢測，為后續(xù)深入研究各基因的功能創(chuàng)制了遺傳材料。關(guān)鍵詞：水稻；磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)子；激素；分子運(yùn)輸；生物信息學(xué)；營養(yǎng)；基因表達(dá)水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的功能分析AbstractPhosphorusisoneofthemostimportantnutrientswhichlimitplantgrowthandde

6、velopment．Inorganicphosphate(Pi)transportthroughplantmembranesismediatedbyanumberofPitransporterproteins．PlantsregulatetheexpressionofPitransportergenestoadaptlowavailablePenvironmentbyenhancingtheirabilitytoacquireandtransferPi．Otherfactorsintheexternalenvironmentwillalsoaffectthephosphatetranspo

7、rtergeneexpressionandregulation．Ricephosphatetransporterproteingene(尸Disamulti—genefamily,Differentmembersofthesefamiliesplaydifferentrolesinricegrowthanddevelopmentprocessorinavarietyofphysiologicalandbiochemica