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《南京农业大学》 2016年
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水稻转录因子基因OsPHR3在磷氮利用过程中的作用

张亮  
【摘要】:磷是植物体生长发育所必须的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动,土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。植物的主要矿质氮源是按态氮和硝态氮,由于土壤中氮素含量很低,并且容易流失,一般来说不能满足作物对氮素的需求。水稻是我国重要的粮食作物,磷氮是水稻生产的重要限制因子,因此研究OsPHR3基因在磷氮利用过程中的作用,对于提高磷氮的吸收和利用效率具有重要意义。本文以水稻转录因子基因OsPHR3为研究对象,以水稻模式品种日本晴为试验材料,通过生物信息学和表达模式分析鉴定该基因的表达特征,利用Tos17插入突变体及超表达材料研究OsPHR3基因功能,为水稻磷氮高效吸收利用和现代分子育种技术提供一定的研究基础。所获主要结果如下:1.生物信息学分析显示OsPHR3基因位于水稻第2条染色体上,cDNA全长为1404bp,能够编码467个氨基酸,具有7个外显子和6个内含子,具有MYB-CC和MYB-HTH结构域。利用定量PCR分析表明该基因地上部和根系受缺磷诱导,同时根系缺氮时表达量下调。2.通过对OsPHR3突变体和超表达材料的研究分析,发现在水稻苗期OsPHR3基因能够促进磷氮养分的吸收并向地上部转运。与野生型相比,OsPHR3突变体根系与地上部的可提取性磷及总磷含量均无明显变化;而OsPHR3超表达后根系和地上部的磷含量明显增加。32Pi同位素实验以及15N同位素实验表明OsPHR3超表达后能够提高水稻的磷氮吸收或转运速率。3.桶培实验研究发现OsPHR3参与了水稻生殖生长时期磷氮元素的转运过程,并且能够提高水稻的单株产量。OsPHR3基因缺失后对水稻整个生长发育过程没有显著的影响,只有在成熟期水稻的株高、穗长等发生变化;与野生型相比,该基因超表达后有效分蘖数和单株产量分别平均增加了 14.7%、11.9%,叶鞘、穗柄和种子总磷总氮含量显著升高。可见,OsPHR3超表达后,促进了氮磷的吸收和利用,并且能够提高水稻的单株产量。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S511

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