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白菜耐铝基因型的筛选及耐铝相关基因克隆

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摘要

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 酸性土壤中铝毒害概况

1.3 植物耐铝性研究现状和进展

1.3.1 铝在植物根系的作用位点

1.3.2 植物耐铝性机理研究

1.3.3 植物耐铝基因的克隆

1.4 分子标记的发展

1.5 cDNA-AFLP技术及其应用

1.5.1 cDNA-AFLP技术的创建

1.5.2 cDNA-AFLP技术的原理

1.5.3 cDNA-AFLP的技术特点及优势

1.5.4 cDNA-AFLP技术的应用方向及领域

1.6 反式Northern blot技术

1.6.1 反式Northern blot技术概述

1.6.2 反式Northern blot技术的基本流程

1.6.3 反式Northern blot的技术优势

1.7 RACE技术及其研究应用

1.7.1 RACE技术的原理及方法

1.7.2 传统RACE的优化技术

1.7.3 RACE技术的研究领域

1.8 研究的目的、意义及试验设计

第二章 白菜耐铝基因型的筛选

2.1 试验材料

2.1.1 试验材料

2.1.2 日本园式培养液的配制

2.2 试验方法

2.2.1 自交系种子的日本园式培养和根指标的测定

2.2.2 苏木精染色

2.3 结果与分析

2.3.1 五种白菜自交系根净增长度和相对伸长率测定

2.3.2 五种白菜自交系根尖苏木精染色结果

2.4 讨论

第三章 白菜耐铝相关基因的cDNA-AFLP分析

3.1 试验材料

3.1.1 材料来源及生长环境

3.1.2 主要试验设备

3.1.3 主要试剂

3.2 试验方法

3.2.1 白菜根尖总RNA的提取与检测

3.2.2 RNA反转录合成sscDNA

3.2.3 dscDNA的合成

3.2.4 dscDNA的酶切和接头连接

3.2.5 cDNA-AFLP的预扩增反应

3.2.6 选择性模板的制备和选择性扩增反应

3.2.7 产物的聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分析

3.2.8 差异片段的回收和PCR重扩增

3.2.9 重扩产物的回收纯化及反Northern blot验证

3.2.10 阳性差异片段的测序及序列同源性搜索比对

3.3 结果与分析

3.3.1 白菜根尖总RNA的完整性及纯度检测

3.3.2 dscDNA的琼脂糖凝胶电泳分析

3.3.3 双酶切及连接产物的琼脂糖凝胶电泳分析

3.3.4 cDNA-AFLP的预扩增产物检测

3.3.5 不同铝胁迫时期白菜基因表达差异分析

3.3.6 TDFs回收重扩产物的纯化及反Northern验证

3.3.7 TDFs测序及BLAST序列同源性比对

3.4 结论与讨论

3.4.1 cDNA-AFLP技术适用性探讨及注意事项

3.4.2 白菜耐铝相关基因的功能探讨

第四章 RACE法构建A-A10T8 cDNA全长及克隆分析

4.1 试验材料

4.1.1 材料和试剂

4.1.2 RACE技术相关引物

4.2 试验方法

4.2.1 RACE特异性引物的设计

4.2.2 RACE技术中sscDNA的合成

4.2.3 RACE技术的巢式PCR扩增

4.2.4 PCR扩增产物的测序及分析

4.3 结果与分析

4.3.1 A-A10T8 cDNA 3’末端电泳检测及序列获得

4.3.2 A-A10T8 cDNA 5’末端电泳检测及序列获得

4.3.3 A-A10T8 cDNA全长序列的获得

4.3.4 A-A10T8全长序列的生物信息学分析

4.4 结论和讨论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录一 cDNA-AFLP所用引物和接头序列

附录二 缩略词(Abbreviation)

致谢

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摘要

白菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino)属于十字花科芸薹属白菜亚种,品种资源丰富,主要分布在我国南方地区,而南方酸性红壤的铝毒害却严重影响了其产量和质量。本研究通过开展白菜耐铝基因的克隆,以期通过基因工程手段获得白菜耐铝性新品种。这不仅为芸薹属作物的遗传改良奠定了基础,而且对实现红壤资源的高效利用具有重要的意义。
   本论文以矮脚黄白菜自交系(97-3-2)、黄心乌自交系(003-27)、上海青自交系(98-4-2)、黄芽菜自交系(97-8-6)、白蔓菁芜菁自交系(001-24)五个白菜自交系为材料,筛选白菜最耐铝基因型和最不耐铝基因型,采用cDNA-AFLP、Reverse Northernblot、RACE等优势互补的分子技术克隆白菜耐铝基因,研究结果如下:
   (1)对五种白菜自交系种子进行不同程度的铝胁迫处理,采用根相对伸长率测定法和苏木精染色法筛选出最耐铝基因型为矮脚黄,最不耐铝基因型为黄芽菜。
   (2)以矮脚黄自交系和黄芽菜自交系为材料,构建不同铝胁迫时期的白菜根尖RNA混合池,通过cDNA-AFLP技术筛选出5个耐铝相关的TDFs,reverse Northernblot验证均呈阳性。
   (3)4个TDFs测序成功:H-A7T12长485bp,与粳稻群组cDNA克隆同源性100%,编码的蛋白质与粳稻假拟蛋白的相似性100%;A-A8T17长271bp,与拟南芥烟酰胺腺嘌呤二核苷酸结合域蛋白mRNA同源性89%,编码的蛋白质与拟南芥黄素腺嘌呤二核苷酸/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸结合氧化还原酶相似性85%; A-A19T12长301bp,与小盐芥mRNA全长cds克隆同源性81%,编码的蛋白质与拟南芥抗性蛋白相似性94%。A-A10T8长300bp,与拟南芥二氢硫辛酰胺S乙酰基移转酶基因同源性100%,编码蛋白与二氢硫辛酰胺S乙酰基移转酶相似性100%,初步判断其通过调控细胞物质代谢来增强白菜耐铝性。
   (4) RACE技术结合巢式PCR,获得了A-A10T8基因全长序列1691bp,包含6个ORF,最大ORF位于299-1513之间,编码405个氨基酸。BLAST显示A-A10T8全长基因与二氢硫辛酰胺S乙酰基移转酶基因同源性100%,编码的蛋白质产物与二氢硫辛酰胺S乙酰基移转酶相似性100%。

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