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生长素转录调控因子在丛枝菌根真菌促进番茄磷吸收中的作用

2020-12-10阅读(473)

生长素转录调控因子在丛枝菌根真菌促进番茄磷吸收中的作用

论文摘要

传统农业通过超量施肥来满足番茄（Solanum lycopersicum L.）等蔬菜作物对于磷元素的需求,但较低的有效磷利用率造成土壤磷的过量积累,成为我国发展可持续农业的障碍因素之一。研究发现植物根系可以与丛枝菌根真菌共生有效提高自身对土壤磷的吸收。因此,剖析丛枝菌根在蔬菜作物上促进磷吸收的作用机制,运用环境调控、生理生化和分子生物学等手段提高蔬菜作物在逆境条件下的养分获取能力,对于保障我国蔬菜的品质及产量安全,促进农业的可持续发展具有深远意义。本论文以重要园艺作物番茄为实验材料,使用病毒诱导的基因沉默（virus-inducedgenesilencing,VIGS）技术,从基因表达、激素水平、生物量积累及植株磷含量等方面初步探究番茄生长素响应因子（ARFs）和生长素/吲哚乙酸（Aux/IAA）家族基因在丛枝菌根真菌缓解植物低磷胁迫中的作用。主要结果如下:1.基于前人对光敏色素B（phyB）缺失会影响丛枝菌根促进番茄植株磷吸收作用的发现,研究了 phyB对番茄生长素及其转录调控因子的影响。结果表明phyB突变体材料的根系中生长素含量显著低于野生型番茄材料,其中生长素响应因子ARF基因家族表达量普遍降低,以SIARF5、SIARF9最为显著,而SIARF6-1上调明显;Aux/IAA基因家族表达量普遍提高,SIIAA9、SIIAAII、SlIAA16上调最为显著。可以推测phyB影响根部生长素信号通路及其含量积累,从而进一步研究生长素转录调控因子对丛枝菌根促进番茄磷吸收的作用机制。2.明确了不同ARF基因在丛枝菌根促进磷吸收中的作用。磷转运基因PT4和PT5会受到丛枝菌根的强烈诱导,SlARF6-1沉默后会抑制PT4和PT5的表达,从而削弱植物对磷的吸收能力。同时,SIARF6-1沉默植株中根部的独脚金内酯（SLs）含量及合成相关基因CCD7、CCD8、MAXI的表达量显著下降。而SlARF5沉默后则表现相反趋势,SIA4F5沉默植株体内的菌根侵染程度和侵染率显著提高,磷含量和磷浓度上升。以上研究说明,番茄生长素响应因子SlAR6-1和SIARF5分别正负调控丛枝菌根定植,进而缓解或加剧番茄根系对低磷胁迫的响应。3.研究了不同Aux/IAA基因在丛枝菌根促进磷吸收中的作用。SlIAA9、SlIAA11、SlIAA16单基因沉默植株的根部中,SLs含量及合成相关基因CCD7、CCD8、MAX1表达量下降,PT4和PT5表达量显著降低,植物根系对磷的吸收作用下降,干物质积累量减少。表明番茄生长素/吲哚乙酸蛋白编码基因SlIAA9、SlIAA11、SlIAA16正调控丛枝菌根真菌对番茄磷吸收的促进作用。综上所述,研究发现番茄ARF和Aux/IAA基因调控独脚金内酯的激素水平,影响丛枝菌根的定植程度,进而调控磷转运基因PT4和PT5的表达,最终促进或抑制番茄对磷的吸收和干物质量积累。研究结果可为提高植物对土壤磷的利用率,实现资源的合理利用提供参考。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词表
  • 1 引言
  •   1.1 丛枝菌根研究进展
  •     1.1.1 丛枝菌根简介
  •     1.1.2 植物激素对丛枝菌根的影响
  •     1.1.3 丛枝菌根真菌对宿主植物磷吸收的作用
  •   1.2 生长素研究概况
  •     1.2.1 生长素的发现及作用
  •     1.2.2 生长素的信号转导途径
  •   1.3 独脚金内酯概述
  •     1.3.1 独脚金内酯的发现及应用
  •     1.3.2 独脚金内酯的合成及信号转导途径
  •   1.4 本文研究的目的和意义
  • 2 光敏色素B缺失对番茄生长素转录调控因子的影响
  •   2.1 材料与方法
  •     2.1.1 材料及培养
  •     2.1.2 总RNA提取及表达量测定
  •     2.1.3 内源生长素含量的测定
  •   2.2 结果分析
  •     2.2.1 光敏色素B缺失对根系生长素含量的影响
  •     2.2.2 光敏色素B缺失对番茄中生长素响应因子（ARF）的影响
  •     2.2.3 光敏色素B缺失对番茄中生长素阻遏子（Aux/IAA）的影响
  •   2.3 讨论
  • 3 不同ARF基因在丛枝菌根真菌促进番茄磷吸收中的作用
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 材料及培养
  •     3.1.2 总RNA提取及表达量测定
  •     3.1.3 病毒诱导的基因沉默（VIGS）载体构建及病毒侵染
  •     3.1.4 植物组织磷含量和磷质量分数的测定
  •     3.1.5 干物质测定
  •     3.1.6 内源SLs含量的测定
  •     3.1.7 菌根侵染率和侵染密度的测定
  •     3.1.8 统计分析
  •   3.2 结果分析
  •     3.2.1 不同ARF基因沉默对根系磷吸收的影响
  •     3.2.2 不同ARF基因沉默对植株干物质积累的影响
  •     3.2.3 不同ARF基因沉默对根部SLs合成的影响
  •     3.2.4 不同ARF基因沉默对根系菌根侵染程度的影响
  •   3.3 讨论
  • 4 不同Aux/IAA基因在丛枝菌根真菌促进番茄磷吸收中的作用
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 材料及培养
  •     4.1.2 总RNA提取及表达量测定
  •     4.1.3 病毒诱导的基因沉默（VIGS）载体构建及病毒侵染
  •     4.1.4 植物组织磷含量和磷质量分数的测定
  •     4.1.5 干物质测定
  •     4.1.6 SLs含量的测定
  •     4.1.7 菌根侵染率和侵染密度的测定
  •     4.1.8 统计分析
  •   4.2 结果分析
  •     4.2.1 不同Aux/IAA基因沉默对根系磷吸收的影响
  •     4.2.2 不同Aux/IAA基因沉默对植株干物质积累的影响
  •     4.2.3 不同Aux/IAA基因沉默对根部SLs合成的影响
  •     4.2.4 不同Aux/IAA基因沉默对根系菌根侵染程度的影响
  •   4.3 讨论
  • 5 总结与展望
  • 参考文献

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 潘瑶瑶

    导师: 周艳虹

    关键词: 番茄,丛枝菌根真菌,土壤磷,独脚金内酯

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农业基础科学,农艺学,园艺

    单位: 浙江大学

    分类号: S641.2;S154.3

    总页数: 81

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