不同玉米自交系ZmNAS1和ZmNAS2基因和啟動(dòng)子的克隆與序列分析.pdf

1、鐵是植物生長發(fā)育過程中必須營養(yǎng)元素之一，在干旱半干旱的石灰性土壤上，鐵素主要以不溶性難被植物吸收的固態(tài)形式存在，所以缺鐵現(xiàn)象較為普遍。玉米等禾本科植物能夠由根系分泌麥根酸類物質(zhì)，也叫植物鐵載體來活化螯合土壤中難以被植物吸收利用的鐵，使之易于被植物吸收利用，從而解決自身鐵營養(yǎng)缺乏問題。在植物鐵載體合成過程中，煙酰胺合成酶(NAS)是這一過程的限速酶。本研究的主要研究結(jié)果如下：
　　 1、克隆了24份玉米自交系ZmNAS1和ZmNA

2、S2基因編碼區(qū)序列，并分析了材料間基因的多態(tài)性。24份材料間ZmNAS1基因編碼區(qū)DNA序列的一致性為99.43％，共有38個(gè)變異位點(diǎn)，約占總位點(diǎn)數(shù)的3.9％，平均26 bp有一個(gè)變異位點(diǎn)；其中單一信息位點(diǎn)16個(gè)，簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)22個(gè)；無插入和缺失。氨基酸同義突變17個(gè)，錯(cuò)義突變21個(gè)。ZmNAS1基因編碼區(qū)核苷酸多樣性PI值為0.00884，單倍型多樣性(HD)為0.938±0.00155,24條序列共定義了17種單倍型。24份材料間Z

3、mNAS2基因編碼區(qū)DNA序列的一致性為99.16％；共發(fā)現(xiàn)變異位點(diǎn)60個(gè)，占總位點(diǎn)數(shù)的1.66％，平均30 bp一個(gè)變異位點(diǎn)，其中單變異位點(diǎn)9個(gè)，簡(jiǎn)并位點(diǎn)51個(gè)，無插入和缺失；氨基酸同義突變35個(gè)，錯(cuò)義突變25個(gè)。ZmNAS2基因編碼區(qū)核苷酸多樣性PI值為0.01191,24條序列共定義了17種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)(HD)為0.964±0.00057。與前人研究相比，總的來說，兩個(gè)ZmNAS基因編碼區(qū)的單核苷酸變異率較高。ZmNA

4、S1基因較ZmNAS2相比，存在較多的低頻SNP。
　　 2、克隆了24份材料ZmNAS1基因啟動(dòng)子序列，分析了材料間的多態(tài)性。相同引物所擴(kuò)增的24份材料ZmNAS1基因啟動(dòng)子區(qū)的相似度92.05％，擴(kuò)增序列最長為2315bp，最短為1741 bp，單一信息位點(diǎn)5個(gè)，簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)65個(gè)；缺失插入位點(diǎn)9個(gè)，共574bp。核苷酸多樣性指數(shù)(PI)為0.01359。共定義了13種單倍型，單倍型多樣性指數(shù)(HD)值為0.917。與編碼區(qū)

5、相比，啟動(dòng)子變異更活躍。
　　 3、通過 Tajima's D值與 Fu和 Li's D*與F*值進(jìn)行中性檢測(cè)，結(jié)果表明：ZmNAS1基因編碼區(qū)及啟動(dòng)子與ZmNAS2基因編碼區(qū)在群體中均未偏離中性進(jìn)化，說明它們的變異受自然選擇影響較小。
　　 4、利用生物信息學(xué)軟件對(duì)ZmNAS1和ZmNAS2基因啟動(dòng)子元件進(jìn)行分析預(yù)測(cè)并比較材料間差異。結(jié)果表明：ZmNAS1和ZmNAS2基因啟動(dòng)子均具有一些與光調(diào)控、激素誘導(dǎo)、響應(yīng)逆境脅

6、迫等有關(guān)的順式作用元件，但在基因間與材料間元件的種類和數(shù)目存在一定差異；此外，不同類材料的兩個(gè)基因啟動(dòng)子上都有一定數(shù)目的缺鐵誘導(dǎo)元件的核心序列。根據(jù)啟動(dòng)子元件分析，初步判斷ZmNAS1和ZmNAS2基因除受缺鐵誘導(dǎo)表達(dá)外，還可能受到其它多種信號(hào)的共同調(diào)控，是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控過程?；騿?dòng)子在不同材料間差異，推測(cè)基因在不同材料間受到的表達(dá)調(diào)控水平也不相同。
　　 5、利用擴(kuò)增玉米自交系ZmNAS1基因編碼區(qū)序列的引物對(duì)水稻、高粱、大