论文部分内容阅读
玉米（Zea mays L.）是我国主要粮食与饲料作物之一,同时它也是重要的工业原料。磷是植物生长发育不可缺少的大量元素之一,它在能量传递、生长代谢以及蛋白活动中起着重要作用。土壤中有效磷的缺乏和低效利用是限制了植物生长,造成作物减产。施用无机磷肥虽然可以保障的作物产量,但也引发了一系列问题:加快了不可再生磷矿的耗竭、水体富营养化。这些潜在问题导致了农业生产成本的加大。利用植物基因工程技术培育高效吸收和利用磷肥的作物新品种具有重要的意义。但是前人对此的研究中,采用组成型启动子来启动与磷吸收相关的基因,该基因的持续表达导致植物“磷中毒”。因此,对于玉米研究工作者来说,研究玉米的低磷应答基因的调控机理,获得可以低磷条件下诱导相关基因表达,而正常条件下并不表达的启动子,才能在提高磷吸收同时避免磷中毒。玉米ZmPHR1基因是转录因子MYB-CC家族成员,过量表达该基因可促进低磷环境中植物对磷的吸收并改善植物的生长。有研究表明随着磷饥饿处理时间的延长,ZmPHR1的表达处于动态变化中,存在一个正负反馈调节。本研究以玉米478为实验材料,克隆了ZmPHR1基因的启动子,对其进行生物信息学分析、组织化学染色以及荧光定量PCR分析不同时间内启动子的活性。1.将磷高效利用型玉米自交系478种于小盆,室温黑暗下生长7 d,采集叶片,通过PCR获得了ZmPHR1基因的5?上游序列P2205-ZmPHR1,序列长度2205 bp。2.对P2205-ZmPHR1进行生物信息学分析,其包括启动子基本调控原件:TATA box和CAAT box,还有6个激素响应位点、6种光调控元件、1个真菌激活响应元件、1个热胁迫响应元件、3个病原体响应元件及2个节律响应元件。3.将P2205-ZmPHR1及它的4种5?端缺失启动子片段与GUS报告基因连接后通过浸花法转化野生型拟南芥（Col-0）。GUS组织化学染色与GUS定量分析结果表明:0至-972 bp为启动子核心区段,-972 bp至-1502 bp为启动功能增强区段。转P1502-ZmPHR1拟南芥的实时定量PCR结果显示,P1502-ZmPHR1既受外界信号的刺激,也受体内基因产物的影响,有反馈调节的作用。P972-ZmPHR1是基本功能启动子,P1502-ZmPHR1为强启动子。4.将P1502-ZmPHR1构建植物表达载体转入玉米478进行GUS基因瞬时表达结果表明:P1502-ZmPHR1启动子在低磷胁迫条件下,可以启动GUS基因在玉米幼胚愈伤组织和成熟种子中表达。研究结果表明,P1502-ZmPHR1是一个受低磷胁迫诱导的强诱导型启动子,它诱导基因表达的功能受体内外磷浓度的调节。该研究为在低磷环境改良作物提供了理想的启动子和应用依据。