拟南芥氮素营养相关基因的图位克隆及其初步功能验证

来源 :河北科技师范学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:b188413920
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氮素是植物生长发育所必需的矿质元素之一,同时是影响农作物产量的主要因素之一。随着氮素资源和环境问题日益严峻,利用转基因技术提高作物的氮素利用效率具有重要的理论和应用价值。本研究以由EMS诱变拟南芥Col-0生态型背景材料获得的两株耐低氮突变体lnt3和lnt5为材料,利用基因图位克隆的方法,筛选到与拟南芥氮素营养相关的重要基因。  利用lnt3突变体材料成功克隆到TT8基因,在拟南芥中,TT8基因的表达产物为TT8蛋白,该蛋白属于碱性螺旋-环-螺旋(basic-helix-loop-helix domain,bHLH)转录因子。在lnt3突变体中,TT8基因外显子上的第760个碱基由C突变为T,导致编码氨基酸的密码子由CAA突变为终止密码子UAA,氨基酸翻译提前终止,基因发生无义突变;通过对lnt5突变体氮素相关基因图位克隆,最终将目的基因定位于SSLP分子标记5-5654与5-5443两个分子标记之间,标记之间距离为211kb,跨越了MKP11、F2K13和F5E19共3个BAC重叠克隆群。  本研究还开发了21对SSLP分子标记和两对CAPS分子标记,同时改进了根据SNP位点等位基因差异设计分子标记的方法,为基因检测和图位克隆提供更丰富的分子标记资源,节省研究时间,提高克隆效率。  目前,TT8基因研究表明该基因主要调节类黄酮次级代谢产物的合成途径,但在氮素代谢调节方面还没有充足的相关报道。本研究通过lnt3突变体在低氮胁迫下的表型鉴定,根据突变体地上部及地下部氮素含量的测定结果和突变体对氮素的吸收非损伤微测结果,推测TT8转录因子参与了氮素代谢的调控过程;结合lnt5突变体在低氮条件下的表型鉴定结果和地上部及地下部氮素含量测定结果以及对氮素吸收的非损伤微测结果表明,该基因在植株的氮素吸收过程中发挥作用;最终,本研究为今后更深一步研究氮代谢相关机理以及通过转基因技术提高作物的氮素利用效率奠定了良好的基础。
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