水稻中ANR1同源基因的克隆與表達研究.pdf

1、水稻是我國乃至全世界的主要糧食之一。而在稻田系統(tǒng)中，氮素又是水稻生產(chǎn)中重要的一個限制性大量元素，同時也是提高其產(chǎn)量的重要因素之一。在水稻的生長過程中有兩種形態(tài)的氮提供其營養(yǎng)需求，其中銨態(tài)氮是主要的N源，能滿足其正常的生長生理需求。有許多研究結果也表明水稻根系具有一定的泌氧能力使得根際硝化作用產(chǎn)生一定的硝態(tài)氮，最后以NO3-的形式被水稻根系吸收，因此硝態(tài)氮營養(yǎng)對水稻生長也非常重要。
　　 NO3-既能提供給植物營養(yǎng)，又作為一種信號

2、分子調控著植物的生長發(fā)育。擬南芥中的ANR1基因，其主要是受硝態(tài)氮饑餓的誘導，調控擬南芥?zhèn)雀纳L。通過blastp搜索到了ANR1在水稻中5個同源基因:OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61。在本論文中，以這5個基因作為研究的目標基因。通過qPCR技術檢測各個基因在水稻不同組織中的表達水平，結果發(fā)現(xiàn)這5個基因在根中都具有較高的表達水平，其中OsMADs23，OsMADs25，OsMAD

3、s61主要是在根中表達。因此以提取水稻根的RNA反轉錄成的cDNA為模板，進行基因克隆，構建了OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57，OsMADs61的過量表達載體和RiOsMADs27，RiOsMADs57干擾載體。并同時轉化水稻及擬南芥，在水稻中得到了OsMADs27的轉基因植株，擬南芥里也得到了OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57的轉基因植株并收獲T0代種子。
　　 同時為了研究目標基因對N、

4、P、S不同營養(yǎng)的響應，我們以粳稻“日本晴(Nipponbare)”為材料，采用水培的方法，得到了以下的實驗結果:
　　 1.當以1.25 mM琥珀酸銨作為水稻生長的唯（一）N源時，將14 d苗齡的植株轉移到1.25 mM的NH4NO3的營養(yǎng)液里生長，進行硝態(tài)氮短時間誘導，分別在0、0.5、1、2、4h取樣，利用qPCR檢測了目標基因以及標記基因OsNAR2.1（硝酸鹽轉運蛋白）表達水平的變化。結果發(fā)現(xiàn)OsNAR2.1在0.5 h

5、時表達水平提高，隨后表達水平逐漸下降，在4h時降為0h的水平;OsMADs57在0.5 h時，表達水平提高，隨后表達水平逐漸下降，而OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs61的表達水平均逐漸下降，說明在以NH4+為唯一氮源生長時，OsMADs57和OsNAR2.1是受NO3-短時間的誘導。
　　 2.當以1.25 mM KNO3為唯一氮源供水稻生長時，對14d苗齡的植株進行缺氮3d，然后分別以1.25

6、 mM KNO3，1.25 mM NH4Cl，1.25 mM Gln誘導處理。結果發(fā)現(xiàn)在缺N3d時，OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27和OsMADs61的表達水平提高，而OsMADs57表達水平變化不明顯。再供氮時，無論是任何形態(tài)的N，OsMADs25和OsMADs61的表達水平都受到抑制。說明OsMADs25和OsMADs61受N饑餓的誘導。
　　 3.以水稻營養(yǎng)液生長的植株，對14d苗齡的植株分別進行缺P或

7、S處理7d。結果發(fā)現(xiàn)，缺P7 d時，OsMADs23，OsMADs25，OsMADs27，OsMADs57，OsMADs61的表達水平下降，說明這些基因的表達受缺P的抑制。缺S7d時，OsMADs23，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61的表達水平下降，OsMADs25的表達水平提高，說明OsMADs25受S饑餓誘導，OsMADs23，OsMADs27，OsMADs57和OsMADs61的表達受缺S的抑制。