盐芥在低磷胁迫下的基础生理研究

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1、山东师范大学硕士学位论文盐芥在低磷胁迫下的基础生理研究姓名：谢全喜申请学位级别：硕士专业：发育生物学指导教师：王增兰;吴春霞20090411山东师范大学硕士学位论文盐芥在低磷胁迫下的基础生理研究中文摘要磷元素是植物生长发育所必需的大量元素之一，几乎影响所有的生理生化反应，是植物生长代谢所不可缺少的。植物所需要的磷主要是通过根系从土壤中获得，但是目前土壤缺磷是全球普遍存在的问题，我国1．07亿公顷农田中大约有2／3严重缺磷，因此土壤缺磷成为了限制作物增产的主要原因之一。农业科学家为了使土壤适应农作物生长和高产需要，努力的往土壤中施加磷肥，导致磷矿

2、资源的枯竭，并且施入土壤中的磷肥利用率不高，致使大量的磷肥在土壤中积累，造成环境污染。提高作物对磷肥的利用率可以通过改土或合理施肥来改善土壤供应磷的状况，还可以通过遗传育种的方法开发和培育能充分利用土壤磷素的作物品种。后～种方法越来越引起人们的重视，显示出巨大的应用潜力。盐芥(Thellungiellasalsuginea(Pallas)O．E．Schulz)十字花科，盐芥属。它的全生育期与拟南芥的类似，约2．5个月，植株大小、形态特征和发育特性与拟南芥也非常相似。拟南芥，作为第一个完成全基因组测序的高等植物，有关磷的吸收、转运及磷素转运的所有

3、蛋白与基因均已得到鉴定，部分与低磷相关的功能分析也都完成。然而所有这些研究成果并未能提供一种有效培育耐低磷植物的分子育种策略。盐芥是本实验室最早提出的一种与拟南芥的近缘耐盐模式研究植物，在研究过程中发现它不仅耐盐、耐寒，而且耐低磷，在含2pM磷素营养培养基中，它可以完成生活史，而同样条件下拟南芥致死。本文旨在研究盐芥这一模式植物耐低磷的生理与遗传基础。在磷缺乏环境中，植物为了保证自身生长发育的需要，在长期的进化过程中发展了一系列高效利用磷的机制，主要包括：根系形态变化、根构型的改变和根冠间的物质分配改变等形态学机制；植物分泌大量的低分子有机酸、

4、酸性磷酸酶以及菌根的影响；根系吸收动力学特征变化及植物磷素内循环加强等生理机制；低磷相关基因的诱导表达等遗传学机制等。本实验采用山东型的野生型盐芥，经灭菌后播种在含有不同磷浓度的改造过的1／2MSo培养基上，组培室条件下竖直培养，注意观察主根及根毛的变化情况以及存活天数的不同。实验中设置的磷浓度主要是0mM和1．5mM，观察盐芥在这两个磷浓度条件下形态学方面有什么不同。实验中以野生型拟南芥作为对照，结果表明拟南芥的主根在0mM时，与1．5mM时相比明显受到抑制，几乎不长，第7天时叶子开始变黄直至死亡；盐芥的主根受抑制的情况不是很明显，几乎看不出

5、明显差异，但是叶子会稍微黄化。盐芥与拟南芥相比，0mM时苗子存活的时间要长，实验结果初步表明培养基条件下盐芥和拟南芥相比更能够耐受低磷胁迫。山东师范大学硕士学位论文为了确认上述结果的可靠性，本实验又从几个低磷相关基因入手，分析其在盐芥和拟南芥中的表达差异。实验中研究的基因有彳Ⅳ、以钳、ACP5，MGD3、剐尸，、SOD]以及PTl／2，分别提取拟南芥和盐芥在0mM和1．5mM条件下苗子的总RNA，然后反转得到cDNA，再分别设计特异引物和兼并引物经PCR扩增得到这些基因的一部分，测序工作已经结束，接下来的工作是准备采用Real．TimePCR或

6、DNA芯片技术进一步分析上述低磷相关基因的表达差异。关键词：盐芥，低磷胁迫，形态学机制，低磷相关基因分类号：Q78lI山东师范大学硕十学位论文ResearchonbasicphysiologyofThellungiellasalsugineaunderlow-phosphatestressABSTRACTAsoneoftheessentialmacro—elementsforplantgrowthanddevelopment，phosphorusaffectsalmostallphysiologicalreactionsinplant．Phos

7、phatesaremainlyobtainedfromsoilbyroots．However,currentlylackofphosphateinsoilhasbeenacommonproblemwordwide．InChina，2／3ofthe107millionhectaresoffarmlandsareinseverelackofphosphate，whichhasbeentherestrictiveelementforcropproduction．Tomakethesoilmoresuitableforcropgrowthandhigh

8、yield，agdculturalscientistsusedmoreandmorephosphatefertilizer,whichleadstoe