玉米耐低鉀基因型篩選體系的建立

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1、研研究生學(xué)位論文題目作者姓名吉林大學(xué)分類號：單位代碼：10183研究生學(xué)號：200XXXXXXX密級：（以上為宋體加粗小四號字）吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文玉米耐低鉀基因型篩選體系的建立Maizeresistanttolowpotassiumgenotypescreeningsystem作者姓名：專業(yè)：研究方向：指導(dǎo)教師：培養(yǎng)單位：年月碩士學(xué)位論文扉頁書寫格式—————————————————————玉米耐低鉀基因型篩選體系的建立—————————————————————Maizeresistanttolowpotassiumgenotypescreeningsystem作者姓名：

2、專業(yè)名稱：指導(dǎo)教師：學(xué)位類別：答辯日期：年月日未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)博士(或碩士)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明

3、的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日摘要我國是農(nóng)業(yè)大國，為了更好的解決糧食作物問題，需要彌補(bǔ)農(nóng)作物吸收鉀肥不足的問題。雖然我國耕地中的土壤含鉀量較高，但真正能夠被植物吸收的比例卻很少，尤其是隨著農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，土壤中的鉀含量會逐步減少，進(jìn)而使土壤缺鉀的情況越發(fā)嚴(yán)重。為了更好的解決這一問題，傳統(tǒng)的辦法會通過對土壤施加更多的氮肥來提高土壤中鉀元素含量。我國雖然是農(nóng)業(yè)大國但鉀肥資源不足，農(nóng)業(yè)所用的鉀肥需要大量從國外進(jìn)口，但隨著進(jìn)口鉀肥價(jià)格上漲，增加了我國使用進(jìn)口鉀肥的壓力，所以如果按照傳統(tǒng)施用鉀肥的方式來進(jìn)行農(nóng)作，不僅增加了巨大的成本開支，而且對環(huán)境勢必會造成一

4、定影響，這樣既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保的做法不能滿足時(shí)代的需要。為了解決我國鉀肥緊張的問題，農(nóng)業(yè)部經(jīng)過了不懈的努力研究出從基因角度改變農(nóng)作物的遺傳性質(zhì)問題，利用科學(xué)、合理的方法篩選優(yōu)秀玉米品種，從而使玉米在低鉀的土壤中也能夠很好的生長，這種對農(nóng)作物改良的新型培育方法對糧食產(chǎn)量具有重要的意義。本實(shí)驗(yàn)利用水培實(shí)驗(yàn)建立一個(gè)科學(xué)、簡單、方便、高效的玉米篩選低鉀基因的辦法，將篩選出的耐低鉀基因的玉米基因和對鉀基因敏感的基因以及低鉀脅迫下吸鉀量和吸鉀指數(shù)的測定和低鉀脅迫下玉米生育時(shí)期的確定進(jìn)行研究，分析玉米耐鉀基因的生理機(jī)制，從而為遺傳提供必要的參考依據(jù)。利用RT-PCR克隆技術(shù)，克隆了玉米Zm

5、HAK1基因，并且采用Gateway克隆技術(shù)構(gòu)建植物篩選的載體，從而為后續(xù)的玉米基因研究和培育耐鉀玉米品種做鋪墊，具體的研究成果如下。1.鉀吸收相關(guān)基因的研究提高農(nóng)作物對土壤鉀離子運(yùn)輸?shù)乃胶屠免涬x子通道等多種途徑可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物鉀基因的營養(yǎng)改良。本實(shí)驗(yàn)使用RT-PCR克隆技術(shù)和Gateway系統(tǒng)構(gòu)建植物表達(dá)載體，以此為提高玉米吸收鉀量奠定基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)從玉米中克隆了四個(gè)鉀離子運(yùn)輸基因。通過TD-PCR技術(shù)克隆了玉米的基因脫氧核糖核酸序列，其中進(jìn)行編碼的蛋白質(zhì)包括781個(gè)氨基酸，預(yù)測有13個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。ZmHAKl是鉀離子運(yùn)輸基因的一種，對植物對鉀的吸收有積極的作用。通過系

6、統(tǒng)的分析ZmHAKl得出其與HvHAKl具有較近的親緣關(guān)系，預(yù)示其具有相似的特征，在使用半定量PCR對ZmHAKl基因進(jìn)行表達(dá)時(shí)，得出結(jié)果ZmHAKl基因能夠表達(dá)組織特性，在其根部表達(dá)，并且受到低鉀脅迫的表達(dá)。2.玉米耐低鉀基因篩選研究VII通過對低鉀土壤的水培實(shí)驗(yàn)研究分析，得出如下的結(jié)果：對玉米的幼苗期進(jìn)行進(jìn)行水培實(shí)驗(yàn)中篩選出耐低鉀基因的最佳生育期是六葉期，此時(shí)鉀濃度為0.1mmol/L，篩選的標(biāo)準(zhǔn)是鉀利用比例要高于吸鉀量。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)篩選得到蠡玉13、吉單27、錦玉28為較耐低鉀玉米基因型，郁青281、寧玉309和先玉335為鉀相對敏感的基因型。1.耐低鉀玉米基因型的遺傳研

7、究將篩選出的耐低鉀基因和父母本為探索耐低鉀玉米基因型遺傳的研究對象。在試驗(yàn)中需要對各個(gè)基因型吸收鉀基因的能力和生理特性進(jìn)行探索，結(jié)果顯示：耐低鉀基因的玉米與對鉀基因敏感的玉米相比，根系體積較大，根系總體的吸收面積大。在實(shí)驗(yàn)中，隨著鉀濃度的下降，耐低鉀基因玉米葉片活性和相應(yīng)的降低，與對鉀基因敏感的玉米相比更能適應(yīng)鉀濃度下降對作物帶來的不利影響。在對鉀進(jìn)行吸收動(dòng)力學(xué)的研究中可以看到，耐低鉀基因玉米具有較大的體積和較小的重量，能夠在較短的時(shí)間里使玉米對鉀元素的吸收達(dá)到平衡。玉米在低鉀的環(huán)境下通過植物的根系運(yùn)輸土壤中的鉀離