基本信息
- 項目名稱：
- 草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白基因pt5的克隆與序列分析
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 磷是植物生長發(fā)育不可缺少的大量營養(yǎng)元素之一。植物吸收磷的主要來源是土壤中的無機磷，由于土壤中植物可吸收的可溶性無機磷非常低，當草莓缺磷時，植株生長發(fā)育不良，葉、花、果變小。植物可以通過兩種途徑吸收土壤中的磷，一種可以通過根表皮、根毛直接吸收，另外一種主要的方式就是菌根吸收。最終這兩種途徑所富集的磷都需要通過植物根系吸收和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)—磷轉(zhuǎn)運蛋白來直接吸收利用。
- 詳細介紹：
- 草莓（Fragaria ananassa Duch.）是一種薔薇科（Rosaccae）草莓屬（Fragaria）多年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲，我國是在20世紀初才引進的。磷是植物生長發(fā)育不可缺少的大量營養(yǎng)元素之一。植物吸收磷的主要來源是土壤中的無機磷，由于土壤中植物可吸收的可溶性無機磷非常低，成為植物生長發(fā)育的主要限制性因素之一，當草莓缺磷時，植株生長發(fā)育不良，葉、花、果變小。植物可以通過兩種途徑吸收土壤中的磷，一種可以通過根表皮、根毛直接吸收（DPU途徑），另外一種主要的方式就是菌根吸收（MPU途徑），而菌根吸收被認為是最重要的吸收磷的方式，菌根感染后植物根系吸收的磷幾乎都是通過菌絲體吸收的，而根表和根毛吸收的磷則可以忽略不計。最終這兩種途徑所富集的磷都需要通過植物根系吸收和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)—磷轉(zhuǎn)運蛋白來直接吸收利用。目前，磷轉(zhuǎn)運蛋白基因已在番茄、擬南芥、馬鈴薯等植物中克隆，有關植物對土壤中有效磷的吸收能力的報道主要集中在磷轉(zhuǎn)運蛋白。然而草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆研究未曾報道，由于土壤缺磷嚴重限制了草莓的生長發(fā)育，因此本文通過PCR方法對紅顏草莓進行磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆與分析，期望獲得高親和的磷轉(zhuǎn)運蛋白基因高效吸收土壤中的無機磷，促進植物的生長發(fā)育，從而進一步解析紅顏草莓促磷吸收的分子機制，促進草莓的生長發(fā)育，有利于進一步在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不施磷肥而利用磷轉(zhuǎn)運蛋白生產(chǎn)有機果品；也將為通過基因工程創(chuàng)造高效磷吸收的草莓新種質(zhì)提供基因來源，極大促進草莓等果樹的分子生物學的研究。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：磷是植物生長過程中所必須的一種大量營養(yǎng)元素，草莓吸收磷的主要來源是土壤中的無機磷。草莓缺磷就會生長不良。但由于土壤中草莓可吸收的可溶性無機磷非常低，因此通過草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白來探究草莓促磷吸收的分子機制。希望提高草莓吸收磷的水平，促進草莓的生長發(fā)育，通過基因工程創(chuàng)造高效磷吸收的草莓新種質(zhì)提高基因來源。 基本思路：介紹研究草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白的必要性，實驗材料，實驗步驟，結果分析，討論。
科學性、先進性及獨特之處
- 目前關于磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆已在番茄、馬鈴薯、苜蓿等植物中克隆，有關植物對土壤中有效磷的吸收能力的報道主要集中在磷轉(zhuǎn)運蛋白。然而草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆未曾報道過，但由于土壤中的可溶性磷很少，且磷的缺乏限制了草莓從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)和植物的生長發(fā)育。因此本文通過PCR法對栽培草莓進行磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆與分析，提高草莓吸收磷的水平，促進草莓的生長發(fā)育，從而推測出紅顏草莓促磷吸收的分子機制。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 通過克隆栽培草莓磷轉(zhuǎn)運蛋白基因，研究誘導磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達特征，探討草莓植株整體對磷水平吸收的影響，解析草莓促磷吸收的分子機制，從而有利于進一步在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不施磷肥而利用磷轉(zhuǎn)運蛋白生產(chǎn)有機果品；也將為通過基因工程創(chuàng)造高效磷吸收的草莓新種質(zhì)提供基因來源，極大促進草莓等果樹的分子生物學的研究。
學術論文摘要
- 磷是植物生長過程中所必須的的營養(yǎng)元素，在植物體的新陳代謝中發(fā)揮了重要的作用，植物缺磷就會生長不良。土壤中的磷通過磷轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運給植物體。野草莓已測序全基因組包含9個無機磷轉(zhuǎn)運蛋白基因，本文采用MEGA4.0軟件對9個野草莓無機磷轉(zhuǎn)運蛋白序列及58個已知的其他植物磷轉(zhuǎn)運蛋白的氨基酸序列進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)Fvpht1-11-13115、Fvpht1-11-13116與菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白基因分支LePT4、StPT4等12個基因聚在一起，說明親緣關系最近，初步判斷可能是草莓菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白。根據(jù)Fvpht1-11-13115設計引物并通過PCR法獲得了栽培草莓‘紅顏’基因全長為1590bp的Fapt5磷轉(zhuǎn)運蛋白基因。進一步利用MEGA4.0軟件，將栽培草莓‘紅顏’磷轉(zhuǎn)運蛋白基因Fapt5和58個已知的其他植物磷轉(zhuǎn)運蛋白的氨基酸序列進行聚類樹分析，發(fā)現(xiàn)Fapt5與Fvpht1-11-13115所聚位置相同，初步判斷Fapt5是栽培草莓‘紅顏’菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白。Fapt5基因的克隆有利于進一步探究菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白促進草莓磷吸收的分子機制，對于生產(chǎn)中不施磷肥生產(chǎn)有機果品具有重要的指導意義。
獲獎情況
- 以第四作者的身份在ICEE發(fā)表《“童子1號”草莓離體培養(yǎng)遺傳穩(wěn)定性擴增片段長度多態(tài)性（AFLP）分析》2011：183-186
鑒定結果
- 已發(fā)表
參考文獻
- 1、現(xiàn)有技術 PCR聚合鏈式反應 DNAMAN進行序列拼接 BLAST （）進行序列比對 TMHMM（）對蛋白質(zhì)進行跨膜分析 利用ProtScale（）分析氨基酸序列的親/疏水性利用SWISS-MODEL（）進行蛋白質(zhì)三維結構的空間預測 MEGA4.0構建系統(tǒng)進化樹 2、文章的檢索目錄：中國知網(wǎng)CNKI(。
同類課題研究水平概述
- 菌根（mycorrhiza）是在真菌和植物根系之間的一種共生體系，超過95%的植物能夠與菌根真菌建立共生關系。植物吸收磷的主要來源是土壤中的無機磷。由于土壤中可溶性無機磷的含量非常低，因此成為植物生長發(fā)育的主要限制性因素之一。植物可以通過兩種途徑吸收土壤中的磷，一種可以通過根表皮、根毛直接吸收（DPU途徑），另外一種主要的方式就是菌根吸收（MPU途徑）。菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白基因是在植物-菌根真菌共生過程中被特異性驅(qū)動的基因，只在菌根中特異性或誘導性表達。目前已在植物中克隆出了6個菌根特異性磷轉(zhuǎn)運蛋白和16個菌根誘導性磷轉(zhuǎn)運蛋白。馬鈴薯中的StPT3是第一個被克隆并進行功能驗證的菌根磷轉(zhuǎn)運蛋白基因。此后，藜蒺苜蓿MtPT4，水稻OsPT11，茄科植物LePT3、LePT4、LePT5、StPT4和StPT5等相繼被克隆。已報道的能與草莓形成菌根結構的VA菌根真菌主要分布在Glomus、Gigaspora和Scutellospora 3個菌屬，其中G. mosseae分布最廣。不同VA菌種在同一時期的侵染率不同，同一菌種在不同時期侵染率也有較大差別。VA菌根的形成促進了草莓對氮、磷等礦質(zhì)元素的吸收和利用，使組織內(nèi)礦質(zhì)元素升高，光合作用增強。菌根化草莓能顯著提高植株對磷的吸收和利用，在土壤磷元素供應不足時尤為明顯；菌根化草莓的含磷量與增施高水平磷肥的草莓含磷量類似。盡管富磷條件下抑制VA菌根真菌的侵染，但Stewart等研究指出在富磷條件下（498mg/kg），VA真菌同樣可以提高植物的繁殖率。VA菌根真菌可促進草莓生長，提高果實品質(zhì)。菌根化草莓各生長指標相比對照有不同程度的提高，根系活力明顯增大；提早開花,提早成熟；提高了草莓葉片葉綠素、蛋白質(zhì)、可溶性糖和Vc含量，降低了可滴定酸的含量，改善了果實品質(zhì)；顯著增加了單果重、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量，對重茬草莓的效果更加明顯。VA真菌可提高草莓的抗病性和抗逆性。菌根形成過程中一些防御性酶類被激活，抑制病原真菌的生長。VA菌根真菌對草莓白粉病、黃萎病具有明顯仿效，菌根的形成提高了草莓的抗旱性、抗鹽性等。
