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基本信息
- 項目名稱：
- 大豆與根瘤菌的共生原理及應(yīng)用
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 大豆與根瘤菌的共生關(guān)系中，大豆為根瘤菌提供能量和安全的生長環(huán)境，根瘤能夠為生物固氮過程提供必要的低氧條件。宿主和根瘤菌之間的正確識別是所有根瘤共生系統(tǒng)形成的必需條件。在共生固氮過程中，宿主和細(xì)菌的識別最初發(fā)生在根際，在根瘤形成的過程中，誘導(dǎo)劑黃酮類化合的合成及釋放是根瘤形成的先決條件。黃酮類化合物的生物合成是通過苯丙烷代謝途徑，可以將GMMYBJ6通過轉(zhuǎn)基因方法使煙草中類黃酮的含量增加。
- 詳細(xì)介紹：
- 大豆與根瘤菌的共生關(guān)系中，大豆為根瘤菌提供能量和安全的生長環(huán)境，根瘤能夠為生物固氮過程提供必要的低氧條件。宿主和根瘤菌之間的正確識別是所有根瘤共生系統(tǒng)形成的必需條件。在共生固氮過程中，宿主和細(xì)菌的識別最初發(fā)生在根際，包括：宿主植物分泌Nod基因表達(dá)誘導(dǎo)劑、根瘤菌釋放Nod因子和植物根系識別Nod因子。在根瘤形成的過程中，誘導(dǎo)劑黃酮類化合的合成及釋放是根瘤形成的先決條件。黃酮類化合物的生物合成是通過苯丙烷代謝途徑，這是目前了解的最為清楚的植物次生代謝產(chǎn)物合成途徑，其中許多關(guān)鍵酶已經(jīng)克隆,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸一4一羥化酶(CA4H)和4一香豆酸CoA的連接酶(4CL)是這一途徑的3個關(guān)鍵酶。煙草GMMYBJ6基因的表達(dá)量的增加， GMMYBJ6的表達(dá)連接酶、查爾酮合成酶、黃酮醇合成酶等關(guān)鍵酶的表達(dá)，并且使煙草中總黃酮含量增加，因此，可以將GMMYBJ6通過轉(zhuǎn)基因方法使煙草中類黃酮的含量增加。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 氮素作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要化學(xué)元素，隨著作物產(chǎn)量的不斷提高，氮肥的使用量不斷提高，造成作物種植成本提高，土壤質(zhì)量下降，而根瘤的生物固氮可以為其宿主植物提供足夠的氮源。本文深入探究大豆與根瘤菌之間的共生原理，分析根瘤的形成過程，并初步運用基因工程方法構(gòu)建轉(zhuǎn)MYB基因煙草模型。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 論文的寫作過程采用文獻(xiàn)資料、數(shù)理統(tǒng)計、模型構(gòu)建等方法，對大豆根瘤的形成進(jìn)行了深入探究，并運用基因工程、植物細(xì)胞工程原理構(gòu)建改造煙草的性狀，使其形成根瘤的模型。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥使用量的減少及土壤土質(zhì)的提高具有重要作用，對降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本亦有顯著意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 大豆與根瘤菌的共生關(guān)系中，大豆為根瘤菌提供能量和安全的生長環(huán)境，根瘤能夠為生物固氮過程提供必要的低氧條件。宿主和根瘤菌之間的正確識別是所有根瘤共生系統(tǒng)形成的必需條件。在共生固氮過程中，宿主和細(xì)菌的識別最初發(fā)生在根際，包括：宿主植物分泌Nod基因表達(dá)誘導(dǎo)劑、根瘤菌釋放Nod因子和植物根系識別Nod因子。在根瘤形成的過程中，誘導(dǎo)劑黃酮類化合的合成及釋放是根瘤形成的先決條件。黃酮類化合物的生物合成是通過苯丙烷代謝途徑，這是目前了解的最為清楚的植物次生代謝產(chǎn)物合成途徑，其中許多關(guān)鍵酶已經(jīng)克隆,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸一4一羥化酶(CA4H)和4一香豆酸CoA的連接酶(4CL)是這一途徑的3個關(guān)鍵酶。煙草GMMYBJ6基因的表達(dá)量的增加， GMMYBJ6的表達(dá)連接酶、查爾酮合成酶、黃酮醇合成酶等關(guān)鍵酶的表達(dá)，并且使煙草中總黃酮含量增加，因此，可以將GMMYBJ6通過轉(zhuǎn)基因方法使煙草中類黃酮的含量增加。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 此論文在實際生產(chǎn)生活中具有現(xiàn)實意義。
參考文獻(xiàn)
- 1.趙潔平,戴小密,許玲,朱家璧,沈善炯,俞冠翹.固氮正調(diào)節(jié)基因nifA促進(jìn)大豆根瘤菌的結(jié)瘤效率[J].科學(xué)通報，2001年23期. 2.宮世勇;高效重組苜蓿中華根瘤菌的構(gòu)建及其耐鹽性初探[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2006年. 3.劉彥杰.I 根瘤菌的遺傳改造及其應(yīng)用 II DNA超螺旋對nif基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用[D].中國科學(xué)院研究生院（上海生命科學(xué)研究院）,2002年. 4.李友國.高效固氮重組大豆根瘤菌株的構(gòu)建及其根圈定殖微生態(tài)學(xué)研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2000年. 5.李友國,周俊初.導(dǎo)入dctABD和nifA基因?qū)M氏中華根瘤菌共生固氮的影響研究[J].遺傳學(xué)報,2002年02期.
同類課題研究水平概述
- 生物固氮是生命科學(xué)中的重大基礎(chǔ)研究課題之一, 它在生產(chǎn)實際中發(fā)揮著重要作用: 為植物特別是糧食作物提供氮素、提高產(chǎn)量、降低化肥用量和生產(chǎn)成本、減少水土污染和疾病、防治土地荒漠化、建立生態(tài)平衡和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，二者之間的共生原理及固氮過程一直以來是人們研究的重要課題。 陳明周;中國大豆根瘤菌遺傳多樣性和系統(tǒng)發(fā)育研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué); 本研究將來自苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)的四碳二羧酸轉(zhuǎn)移酶基因(dctABD)經(jīng)pIJ2925克隆到廣宿主、穩(wěn)定性質(zhì)粒載體pTR102上，獲得誘導(dǎo)型表達(dá)的重組質(zhì)粒pHN202。在此基礎(chǔ)上再引入來自pDB30所含的發(fā)光酶基因(luxAB)作分子標(biāo)記，以pTR102為基礎(chǔ)構(gòu)建成帶有dctABD和luxAB的重組質(zhì)粒pHN205。再以pLAFR3為載體構(gòu)建重組質(zhì)粒pHN207，其上攜帶有dctABD基因、來自pTR102的parCBA／DE基因和發(fā)光酶標(biāo)記基因luxAB。將來自肺炎克氏桿菌(Klebsiella pneumoniae)的共生固氮正調(diào)節(jié)基因nifA克隆到載體pTR102上構(gòu)建成帶有標(biāo)記基因luxAB的重組質(zhì)粒pHN306。進(jìn)一步將dctABD基因和nifA基因同時克隆于一個穩(wěn)定性質(zhì)粒載體pTR102上，構(gòu)建成帶有發(fā)光酶基因標(biāo)記的重組質(zhì)粒pHN307。再將所構(gòu)建的重組質(zhì)粒pHN205、pHN207、pHN306和pHN307經(jīng)二親本或三親本接合轉(zhuǎn)移分別導(dǎo)入費氏中華根瘤菌(Sinorhizobium fredii)HN01、GR3和YC4及大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)TA11和CB1809，獲得一系列轉(zhuǎn)基因重組大豆根瘤菌。在盆栽條件下比較研究了轉(zhuǎn)基因重組根瘤菌與出發(fā)菌和參照菌的結(jié)瘤與共生固氮效率。研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入額外拷貝的n州能夠顯著提高受體根瘤菌HN01在根圈定殖競爭的適應(yīng)性和占瘤率，HNO INL在根圈中的群體定殖水平高于出發(fā)菌和參比菌。并且 觀察到根圈定殖的動態(tài)與水平和其占瘤率呈正向關(guān)系，結(jié)果表明種子表面接種的重 組根瘤菌能否成功地在根部定殖及其動態(tài)是競爭結(jié)瘤的重要基礎(chǔ)。
