大麦不同氮利用效率品种筛选及gs基因的生物信息学分析

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1、分类号密级UDC单位代码10733甘肃农业大学硕士学位论文大麦不同氮利用效率品种筛选及GS基因的生物信息学分析ThevarietiesscreeningofnitrogenuseefficiencyinHordeumvulgareandbioinformaticsanalysisofGSgene强欣指导教师王化俊教授（甘肃农业大学兰州730070）学科专业名称作物遗传育种研究方向生物技术育种论文答辩日期2015年5月30日学位授予日期2015年6月答辩委员会主席马建忠教授评阅人任喜峰副教授白江平副教授2015年6月甘肃农业大学2015届硕士毕业论文摘要大麦是世界上

2、重要的粮食作物，氮素对大麦的生产具有重要的影响。选育氮高效作物不仅能减少氮肥的施用量，还能提高作物的氮素利用效率以保证作物的高产、稳产。随着转基因技术快速发展和对作物对氮素吸收利用的分子机理的研究，采用基因工程来提高作物氮素利用率的方式日益得到重视。谷氨酰胺合成酶(GS)与氮的代谢有关，能够将无机氮转化为有机氮。目前，大麦、玉米、水稻、拟南芥等植物的GS基因已被克隆，但是对于GS生物信息学方面的报道还是很少，另外，表达特性分析方面也很少涉及GS2。因此本研究针对48个大麦品种，通过水培的方式研究其在低氮、中氮及高氮下苗期性状的相关性,并对氮高效和氮低效的大麦品种作

3、出筛选。其次，对大麦的四种GS进行相关生物信息学分析比较，通过qRT-PCR对筛选得到的大麦氮高效和低效品种进行GS2基因的表达特性分析，以为大麦氮利用方面的研究提供参考。具体研究结果如下：1.大麦不同氮利用效率品种筛选研究结果表明：中氮下的大麦苗期根、茎、叶各生物性状品种间差异最为显著。低氮下各器官干重与长度性状之间存在一定的正相关关系。中氮和高氮下的各器官性状值基本属于氮高效型大于氮低效型。通过对48个大麦品种苗期性状变异情况进行评价，最终筛选出一个氮高效品种，Z0099001，两个氮低效品种，ARr-91和甘啤7号。2.HvGS基因生物信息学分析表明：该四种

4、蛋白均为稳定的亲水性蛋白。其中，HvGS1-1蛋白N端有一强的跨膜螺旋，HvGS1-2、HvGS1-3、HvGS2蛋白均不存在跨膜结构。通过对17种植物的GS蛋白同源进化分析，发现各类植物的GS1和GS2蛋白均不能聚为一类，说明GS1和GS2基因的出现发生在植物科属分化之前。另外，大麦的GS基因与小麦及黑麦的GS基因同源性较高，说明三者的亲缘关系较近。3.GS2基因的表达分析表明：氮高效品种的GS2基因的表达量大于氮低效品种，另外，低氮下叶的表达量>茎的表达量>根的表达量；中氮下茎的表达中，氮高效品种与氮低效品种的差异最显著；高氮下茎和叶的表达品种差异显著。关键词

5、：大麦，氮素利用，品种筛选，GS基因，表达分析I甘肃农业大学2015届硕士毕业论文SummaryBarleyisimportantfoodcropintheworld,butalsonitrogenisimportantlimitingfactoraffectingitsgrowth,Nitrogenspeciesbreedingcannotonlyreducethewasteofnitrogenferterlization,butalsoimprovetheefficiencyofutilizationandgetthemorecrop'shighandstab

6、leyield.Andwiththerapiddevelopmentoftransgenictechnologyandthestudyofthemolecularmechanismofcrop´suptakeandutilizationtonitrogen,theuseofgeneticengineeringtoimprovetheefficiencyofnitrogenutilizationofcropshaveincreasinglytakenseriously.Glutaminesynthetase(GS)playsanimportantroleinnitr

7、ogenmetabolism,itcanconvertinorganicnitrogenintoorganicnitrogen.Currently,GSgeneofbarley,corn,rice,Arabidopsisandotherplantshavebeencloned,butGSbioinformaticsisrarelyreported.Inaddition,thetermsofexpressionanalysisarefewinvolvedinGS2.Thereforeinthisstudy,Startingfrom48barleymaterials,

8、throu