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《西北农林科技大学》 2007年
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野牛草的有性繁殖特性研究及其抗旱转录因子DREB的克隆

胡晓艳  
【摘要】: 野牛草[Buchloe dactyloides (Nutt.) Engelm.]是一种抗逆性强、管理粗放的暖季型草坪草。20世纪40年代,该草作为水土保持植物由美国引入我国甘肃天水试种,表现出较好的适应性。目前,我国的野牛草品种较为单一,种子产量较低且不稳定,绝大部分种子依赖从国外进口,种子价格十分昂贵,国内多采用分株无性繁殖方法建植野牛草草坪,但费工费时、建坪效率低,大面积远距离应用十分困难,因此选育绿期长、种子产量高的野牛草新品种是野牛草研究的主要方向。此外,充分利用这一抗逆性强的植物资源深入开展植物干旱胁迫的分子机理及抗旱基因的分离与克隆,提高植物(作物、林草)的干旱耐性及适应性,对于防治黄土高原水土流失,保护生态环境,提高生态农业技术水平等具有非常重要的理论指导意义及实际意义。 为了新品种选育及大面积进行野牛草种子生产的需要,本文观测了野牛草的花器官形态、开花习性、雌株的柱头可授性等有性繁殖相关特性,并通过田间试验研究了不同人工授粉、施肥灌水等措施对其种子生产的影响。结果表明,野牛草雌雄株的花器官在外部形态上差异较大,开花习性有所不同,但花期基本相遇;雌株柱头可授性在开花后10个小时内最强,24小时后逐渐减弱;人工套袋授粉应选择在雄株盛花期开始且在上午进行,能够获得较好的种子产量和质量;施肥和灌水应选择在雌株抽穗前期及抽穗期,盛花期不宜进行。 为了选育种子生产价值、草坪生产价值及杂交育种价值高的野牛草新品种,本文通过田间小区试验对10份各具特色的野牛草不同株系及其3个F1代杂交种的生殖物候期、营养器官及花器官形态、雄株花粉质量、雌株种子产量、F1代性别分化比例、草坪质量、匍匐茎扩展速率等有性繁殖及坪用特性指标进行了比较。结果表明,在所选用的十份育种材料中,1号雌株种子质量好,产量较高,可作为选育种子生产野牛草的母本材料;1号雄株花粉数量多,质量好,可以作为杂交育种的父本材料;3号、5号、6号雌株及雌雄同株的野牛草坪用性状突出,可作为无性繁殖和生产草皮卷的新品种;3个F1代杂交种的杂种优势均较明显,但性别分化比例有所不同。 以野牛草为材料,利用简并引物和RACE技术,由RT-PCR方法得到了一个由干旱、高盐诱导的DREB转录因子基因的全长cDNA序列。首先根据GenBank中多种植物DREB转录因子氨基酸序列的保守区段设计了一对简并引物,通过RT-PCR扩增出一条209bp的cDNA片段。经Blast比较及测序验证其正确性后,根据此片段序列设计3’端特异性引物,利用3’RACE得到653bp的3’端cDNA片段。再经Blast比较及测序验证其正确性后,根据3’端片段序列设计5’端特异引物,利用5’RACE得到426bp的5’端cDNA片段。通过序列拼接获得该基因的全长cDNA(1050bp),序列分析表明其含有一个完整的开放阅读框,编码的蛋白质含有254个氨基酸。推测其分子量为28.36KDa,等电点pI=5.53。将该氨基酸序列进行Blast比较,结果显示其与已知植物DREB转录因子具有高度的同源性,其中与狗牙根的DREB转录因子(AAS46285)同源性最高,达89%。说明克隆的基因为野牛草DREB转录因子基因,命名为BdDREB2(Buchloe dactyloides Dehydration Responsive Element Binding protein 2),并将其在GenBank中登陆(基因登陆号EF512460)。 通过半定量RT-PCR方法分析了BdDREB2基因在转录水平上的表达情况。不同胁迫时间的试验结果显示,BdDREB2基因在20% PEG胁迫6个小时后表达量达到最大值;在野牛草不同组织中的表达情况表明,该基因在根中表达量较高,而在茎叶中表达较弱;不同非生物胁迫对BdDREB2基因的表达情况影响不同,在干旱(20%PEG)、高盐(3%NaCl)胁迫下,BdDREB2基因表达明显上调,低温胁迫对该基因的表达影响不明显。 利用pBI121载体,构建了BdDREB2基因植物表达载体pBI-BdDREB,转入到农杆菌LBA4404中,用叶盘法转化了烟草,得到烟草再生植株。提取再生植株叶片DNA,进行PCR检测,结果大部分呈阳性。RT-PCR检测结果表明导入的BdDREB2基因能够转录为mRNA。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S688.4

【引证文献】
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1 王舟;刘建秀;;DREB/CBF类转录因子研究进展及其在草坪草和牧草抗逆基因工程中的应用[J];草业学报;2011年01期
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2 周莹洁;野牛草性别差异相关分子标记的研究[D];四川农业大学;2011年
【参考文献】
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【共引文献】
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10 郑爱彬;押辉远;谷运红;;小麦脱水应答转录因子(TaDREBs)的序列分析及TaDREBs基因在部分小麦品种的分布[J];安徽农业科学;2008年13期
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1 王丽燕;面包酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)对中国卤虫(Artemia sinica)抗弧菌感染的影响与酚氧化酶原在卤虫早期发育过程中表达时相的研究[D];中国海洋大学;2010年
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10 李晓薇;大豆两个MYB转录因子基因的克隆及其功能分析[D];吉林大学;2011年
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2 刘红梅;农杆菌介导百子莲抗寒基因CBF1高效转化体系的建立[D];华中农业大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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4 周禾;王晓荣;;野牛草生物学特性与坪用性状改良[A];中国草学会草坪专业委员会第六届全国会员代表大会及第九次学术研讨会论文汇编[C];2004年
5 熊晓峰;黎明;杨小芹;;遗传算法的有性别配对机制研究[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
6 牛建忠;周禾;王晓荣;邵敏健;;草坪草新品种京引野牛草的选育[A];中国草学会草坪专业委员会第六届全国会员代表大会及第九次学术研讨会论文汇编[C];2004年
7 周禾;何梅;王晓荣;;野牛草研究进展[A];草坪与地被科学进展论文汇编[C];2006年
8 李会彬;边秀举;赵玉靖;杨建肖;刘国勇;赵金峰;;野牛草草坪建植与养护管理研究进展[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
9 袁彬鸿;孙彦;周禾;;野牛草组织培养研究进展[A];中国草学会草坪专业委员会第六届全国会员代表大会及第九次学术研讨会论文汇编[C];2004年
10 李会彬;边秀举;赵玉靖;赵玉新;杨建肖;刘国勇;;不同氮磷用量对野牛草叶绿素含量及草坪质量的影响[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈谷;野牛草的特征与品种[N];中国绿色时报;2000年
2 邵敏建;胡叔良先生与野牛草[N];中国花卉报;2004年
3 湖南 柏劲松 谢红梅;棕榈有性繁殖[N];中国花卉报;2003年
4 李敏 张晓波 吕会刚;十个野牛草优良新品系选出[N];中国花卉报;2004年
5 记者 冯文东 实习记者 王维;‘中坪一号’野牛草进入应用阶段[N];中国花卉报;2006年
6 大 可;有性繁殖导致生物快速适应全新环境[N];大众科技报;2005年
7 中国农业大学 周禾 王晓荣;野牛草生物学特性与坪用性状改良(二)[N];中国花卉报;2005年
8 中国农业大学 周禾 王晓荣;野牛草生物学特性与坪用性状改良(四)[N];中国花卉报;2005年
9 中国农业大学 周禾 王晓荣;野牛草生物学特性与坪用性状改良(三)[N];中国花卉报;2005年
10 马强;遭受十余年冷眼 野牛草在京重获青睐[N];中国花卉报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡晓艳;野牛草的有性繁殖特性研究及其抗旱转录因子DREB的克隆[D];西北农林科技大学;2007年
2 董春娟;植物中2个DREB类转录抑制子的功能研究[D];清华大学;2010年
3 赵华;农杆菌介导DREB和otsA基因转化库拉索芦荟的研究与应用[D];南京理工大学;2010年
4 孙杰;野牛草种子休眠机理及破眠蛋白质组学研究[D];内蒙古农业大学;2009年
5 国振杰;蒙古高原草原区主要根茎禾草发育及繁殖特性的研究[D];内蒙古农业大学;2007年
6 康俊梅;低温胁迫下野牛草生理生化响应及蛋白质组学研究[D];中国农业科学院;2008年
7 钱永强;异质性水分胁迫下野牛草克隆分株间生理整合及其调控机理[D];中国林业科学研究院;2009年
8 徐兆师;小麦抗逆相关DREB/ERF转录因子基因的克隆与鉴定[D];中国农业科学院;2005年
9 牛一丁;苜蓿DREB类转录因子基因的研究[D];内蒙古大学;2008年
10 刘莉;日本结缕草IPT基因遗传转化及野牛草实生群体内遗传多样性研究[D];华中农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周莹洁;野牛草性别差异相关分子标记的研究[D];四川农业大学;2011年
2 沈静;野牛草响应低温胁迫的生理机制和蛋白质组学初步研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 李永祥;利用RAPD分子标记和同工酶酶谱技术对野牛草进行早期性别鉴定[D];四川农业大学;2012年
4 毕静;紫花苜蓿DREB基因表达及转化研究[D];内蒙古农业大学;2010年
5 王帅;高粱中一个DREB类转录因子基因的克隆[D];河北农业大学;2011年
6 陈雪英;蒙古冰草组织培养再生体系建立及其DREB基因功能研究[D];内蒙古农业大学;2012年
7 钱永强;野牛草成熟胚愈伤组织褐化诱因及其离体植株再生研究[D];北京林业大学;2005年
8 张艳妮;海岛棉DREB基因克隆及其在转基因烟草中的功能验证[D];新疆农业大学;2010年
9 王璐;普通小麦(Triticum aestivum L.)晋麦47中DREB转录因子基因的克隆及表达分析[D];河北农业大学;2013年
10 吴学闯;利用NTT系统筛选大豆重要抗逆基因及转DREB基因小麦抗逆性鉴定[D];西北农林科技大学;2010年
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