玉米根系AQP表达的基因型差异及其与抗旱性的关系

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	玉米根系AQP表达的基因型差异及其与抗旱性的关系
	吴安慧
学位类型	硕士
导师	张岁岐
	2006
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	陕西
学位专业	生态学
摘要	干旱是造成作物减产的主要原因之一。在我国，约2/3的玉米栽培在干旱、半干旱地区，水分不足是其主要限制因子，因此如何通过调控玉米水分平衡增加缺水下的生产力是一个重要问题。研究表明不同基因型玉米在根系吸水能力上存在差异，但这种差异的机理还不完全清楚。水通道蛋白(aquaporin, AQP)在细胞-细胞途径水分运输中起着重要作用，从水通道蛋白基因表达水平研究水分亏缺条件下不同玉米材料存在根系吸水能力差异的原因，将会为玉米抗旱机理的阐明和抗旱生理遗传育种提供理论依据。本研究以一组具有不同抗旱性状的玉米遗传材料杂交种户单4号（抗旱）及其父本803（不抗旱），母本天四（抗旱）为供试材料，以微管蛋白基因为内参照基因，水通道蛋白基因为检测基因，在PEG-6000模拟水分亏缺条件下，采用半定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）体系检测AQP(PIP1-1, PIP1-2, PIP2-1, PIP2-5, TIP1-1)在玉米根系中的表达情况。主要研究结果如下：1、与正常供水条件相比，水分亏缺条件下PIP1亚族中的PIP1-1在户单4号和天四根系中表达量均增多，并且在户单4号根系中增多的幅度最大，但在803根系中其表达量没有明显变化。而PIP1-2在两种水分条件下，在3种玉米材料根系中表达量均没有明显差别，暗示PIP1-2的表达量可能不受水分亏缺的影响。此外，水分亏缺处理不同时间（0 h、3.5 h、4.5 h和5.5 h）,PIP1-1在不同玉米材料根系中表达量具有不同的随时间变化的趋势。天四胁迫3.5 h时表达量达到最大，且明显高于对照，之后下降；户单4号胁迫4.5 h时达到最大，且其表达量远远高于其他2个玉米材料，之后才下降；而803胁迫5.5 h时表达量较对照还在增多，但明显少于天四和户单4号。2、与正常供水条件相比，水分亏缺条件下玉米根系中PIP2亚族的PIP2-1和PIP2-5在户单4号和天四中表达量增多，但在803中没有明显增多。其表达量由多到少的顺序为：户单4号>天四>803。水分亏缺处理不同时间，PIP2-1和PIP2-5在不同玉米材料根系中表达量也具有不同的随时间变化的趋势。在天四和803中，其表达量在持续增多，在户单4号中，胁迫到4.5 h时，其表达量达到最多，不但多于对照，而且明显多于其他两个材料胁迫到5.5 h时所达到的最高表达量，之后开始下降。暗示水分亏缺条件下，根系首先增加水通道蛋白基因的表达量来增加水通道蛋白的总含量，当其总含量能满足细胞-细胞途径水分运输的需要时，基因的表达量不再增多，此时可能更重要的是调控水通道蛋白的活性进而促进水分的跨膜转运。3、在正常供水条件下，TIP1-1在天四和户单4号根系中表达量较多，而在803根系中的表达量较少。水分胁迫下，TIP1-1在天四和户单4号根系中表达量没有增多，而在803根系中表达量增多，但依然少于户单4号和天四。并且两种水分处理条件下，户单4号根系中TIP1-1的表达量均最多。与正常供水条件相比，水分亏缺条件下3种玉米材料根系中不同水通道蛋白基因表达量变化差异的结果暗示：在水分亏缺条件下细胞-细胞途径对根系吸水的贡献增加，而且这种增加由某些种类的水通道蛋白基因的表达来调节，这些种类水通道蛋白基因表达量与品种的抗旱性有关；但不是所有的水通道蛋白基因都参与这种调节，有些水通道蛋白基因的表达不受水分亏缺的影响。此外，水分亏缺处理不同时间，3种玉米材料根系中不同水通道蛋白基因表达量的不同时间变化趋势及表达量多少的结果暗示：最抗旱的材料（户单4号）根系中，水分胁迫4.5 h时水通道蛋白基因表达量达到最多（远远多于对照和其它两个材料的最高表达量），虽然之后开始下降，但由于胁迫4.5 h时其水通道蛋白基因表达量最多，可能使得根系中水通道蛋白含量也达到最多，从而表现出最强的抗旱性。抗旱性差的品种根系中，由于水通道蛋白含量少，故虽然在胁迫到5.5 h时，表达量在持续增多，但是水通道蛋白总含量依然很少，所以表现出表型上的不抗旱。暗示水通道蛋白基因表达量的高低与根系吸水能力及作物抗旱性的强弱有关。
文献类型	学位论文
条目标识符	sbir.nwafu.edu.cn/handle/361005/4066
专题	水保所知识产出(1956---)
推荐引用方式 GB/T 7714	吴安慧. 玉米根系AQP表达的基因型差异及其与抗旱性的关系[D]. 陕西. 中国科学院研究生院,2006.