【摘 要】
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玉米是我国重要的粮食作物,也是过去几个世纪以来种植面积扩展最快的作物。随着畜牧业的发展、新技术的出现以及对能源需求量的增加,玉米在国民经济中的地位愈来愈重要。植物在酸性土壤上的生长受到多种因素的制约,其中铝毒胁迫和质子胁迫被认为是最重要的两种,它们会严重损害植物根尖发育,影响植物对矿质元素和水分的吸收,并使植物容易受到其他胁迫的影响,进一步导致地上部分生长受阻,农作物产量减少。植物响应铝毒胁迫和质
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玉米是我国重要的粮食作物,也是过去几个世纪以来种植面积扩展最快的作物。随着畜牧业的发展、新技术的出现以及对能源需求量的增加,玉米在国民经济中的地位愈来愈重要。植物在酸性土壤上的生长受到多种因素的制约,其中铝毒胁迫和质子胁迫被认为是最重要的两种,它们会严重损害植物根尖发育,影响植物对矿质元素和水分的吸收,并使植物容易受到其他胁迫的影响,进一步导致地上部分生长受阻,农作物产量减少。植物响应铝毒胁迫和质子胁迫的功能基因主要有有机酸转运蛋白基因MATE1和ALMT1,ABC转运蛋白基因ALS3(Os STAR1-Os STAR2),镁离子转运蛋白基因(MGT1)等,而这些基因又受到转录因子的调控,其中就包括STOP类转录因子。玉米作为我国产量最高的农作物,其对铝毒胁迫和质子胁迫的研究却很少,本研究对前期通过基因芯片筛选到的抗铝毒玉米自交系178的ZmSTOP2进行研究,得到的主要研究结果如下:1.ZmSTOP2在玉米自交系178的根、茎、苞叶、种子(授粉后10天)中均有所表达,且在根中具有较高的表达。同时,扩增ZmSTOP2的启动子并构建载体pCAMBIA3301-pro ZmSTOP2-GUS,转化拟南芥并进行GUS染色,发现在拟南芥幼苗的根、茎的保卫细胞、子叶的维管组织,成熟叶片的保卫细胞、花药、柱头中均有染色,表明ZmSTOP2在玉米植株的多个器官和组织部位中均有所表达。2.随铝毒处理时间的增加,ZmSTOP2在玉米根中的表达先降低后增加,在叶片中的表达量不稳定,随铝毒处理时间有所波动,先下降后增加并重复发生;另外,ZmSTOP2在根尖中的表达量随质子浓度的增加而增加。对转基因(pro ZmSTOP2-GUS)拟南芥植株进行铝毒处理和质子毒性处理,均能加深其根系的GUS染色。3.通过基因特异引物克隆了ZmSTOP2基因,并构建融合GFP的亚细胞定位载体和酵母表达载体。烟草亚细胞定位结果显示ZmSTOP2-GFP在烟草叶片的细胞核中表达;且在酵母中没有转录激活活性。4.将ZmSTOP2在野生型拟南芥中过量表达,发现其根系在铝毒胁迫和质子胁迫下的伸长均高于野生型拟南芥;同时苏木精染色也显示过量表达ZmSTOP2可以降低其根部对铝离子的积累。另外,ZmSTOP2在stop1突变体中过量表达,可恢复其在质子胁迫下的根系生长抑制,但是不能恢复其在铝毒胁迫下的根系伸长抑制。综上所述,ZmSTOP2在响应铝毒胁迫和质子胁迫的过程中起着重要的作用。
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