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铁是植物生长所必需的微量元素之一,虽然在地壳中含量丰富,但很难被植物吸收利用。花生 (Arachis hypogaea L.)是我国重要的油料作物,在北方石灰性土壤上,单作花生常常会出现缺铁黄化现象,严重影响产量和品质;而当花生与玉米(Zea mays L.)间作之后,这种现象得到显著缓解。
为从分子水平上解释这种现象的成因,我们选取花生作为研究对象,对根系中的二价铁运输基因AhIRT1全长进行克隆,并比较了单间作条件下该基因的表达差异,从而初步了解了花生/玉米间作对该基因表达的影响。
首先,根据以前得到的AhIRT1基因片断设计基因特异性引物,接着应用RACE技术分别从花生根系中克隆到AhIRT1基因的3′末端和5′末端,进而扩增到基因全长序列 (1083bp)。同源性比较结果显示:花生中的AhIRT1基因与豌豆的PsRit1基因有68.52%的同源性,与番茄的LeIRT1基因有59.78%的同源性。进化树分析表明AhIRT1 与PsRit1同源性最高,这与其同属豆科、亲缘关系相近相符。
通过半定量PCR研究AhIRT1基因的表达与铁营养的关系,根据电泳条带的强弱判断基因表达的强弱,结果发现:在铁充足情况下,基因儿乎不表达;缺铁条件下,基因强烈表达,并且随着缺铁时间的延长,其表达量逐渐增加;而重新供铁后,基因表达量大大下降。表明AhIRT1基因受缺铁诱导。
与此同时,比较不同耕作方式下的表达差异,结果显示:在花生开花前,AhIRT1基因的表达,单作弱于间作;开花之后,AhIRT1基因的表达,单作强于问作。这种结果主要取决于花生开花前和开花后对铁营养需求的不同。