水稻中鐵吸收系統(tǒng)Ⅱ的抑制調(diào)控鐵、鋅吸收增強(qiáng)的分子機(jī)理研究.pdf

1、篩選EMS誘變粳稻日本晴(Nipponbare)材料，獲得了一個(gè)鐵吸收系統(tǒng)Ⅱ缺陷的突變體std(srategy Ⅱ defective)。通過(guò)在不同形式的鐵營(yíng)養(yǎng)條件下的培養(yǎng)，對(duì)突變體以及野生型(Nipponbare)的生長(zhǎng)情況與金屬元素含量進(jìn)行了比較。經(jīng)過(guò)遺傳分析對(duì)突變基因進(jìn)行圖位克隆，并依據(jù)所克隆的基因測(cè)定了突變體所分泌的脫氧麥根酸以及內(nèi)源尼克酰胺含量。利用基因芯片技術(shù)對(duì)突變體和野生型在不同條件下的基因表達(dá)差異進(jìn)行了分析，結(jié)果如下：

2、 1.在檸檬酸鐵(citrate-Fe)營(yíng)養(yǎng)的條件下，突變體的生長(zhǎng)相較于野生型受到了嚴(yán)重阻礙，幼苗矮小黃化，側(cè)根與不定根伸長(zhǎng)受阻，且側(cè)根在主根上呈密集排列生長(zhǎng)至靠近根尖處。在缺鐵時(shí)，突變體的生長(zhǎng)也是如此。生長(zhǎng)于螫合鐵(EDT-Fe)營(yíng)養(yǎng)液中時(shí)，突變體的癥狀被恢復(fù)。由此表明突變體可能是在鐵吸收系統(tǒng)Ⅱ方面出現(xiàn)了某些缺陷。金屬元素的測(cè)定分析表明，在檸檬酸鐵條件下，突變體中鐵濃度明顯低于野生型。在螫合鐵條件時(shí)，突變體中的鐵含量則要高于野生

3、型。鋅元素的含量在突變體中都顯著超出野生型。對(duì)秸稈和谷粒的測(cè)定結(jié)果也表明突變體中的鐵、鋅元素含量都高于野生型。 2.通過(guò)與Kasalath的雜交F<,2>代群體分離比例分析，確定該突變屬于單基因隱性遺傳。利用SSR分子標(biāo)記對(duì)2900株突變體的連鎖分析，確定了笫2條染色體的RM13046與RM13051之問(wèn)約120kb范圍。候選基因分析確定了尼克酰胺氨基轉(zhuǎn)移酶基因NAAT1的單堿基突變，使得剪接識(shí)別位點(diǎn)錯(cuò)誤后導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄六一個(gè)60bp

4、顯予子的缺失。 3.對(duì)NAAT1酶(EC 2.6.1.80)催化反應(yīng)途徑的終產(chǎn)物脫氧麥根酸進(jìn)行了測(cè)定.結(jié)果只在野生型的根際分泌物中檢測(cè)到脫氧麥根酸，而在突變體中沒(méi)有檢測(cè)到該物質(zhì)。進(jìn)一步對(duì)尼克酰胺氨基轉(zhuǎn)移酶的催化作用底物尼克酰胺(NA)進(jìn)行測(cè)定，在3種條件下突變體中的尼克酰胺都大量積累。這些結(jié)果充分說(shuō)明突變體中的鐵吸收系統(tǒng)Ⅱ已被抑制。 4.利用基因芯片技術(shù)對(duì)檸檬酸鐵(citrate-Fe)、螫合鐵(EDTA-Fe)和缺鐵3

5、種營(yíng)養(yǎng)條件下突變體與野生型的基因表達(dá)差異進(jìn)行分析。在citrate-Fe條件下，突變體中系統(tǒng)Ⅱ中NA和DMA合成基因、金屬吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)的基因以及一些轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)都被顯著增強(qiáng)，1個(gè)酸性磷酸酶基因在突變體根中的表達(dá)也增強(qiáng)。這些基因大多與缺鐵脅迫響應(yīng)相關(guān)，所以相對(duì)于野生型而言，突變體中這些基因的增強(qiáng)表達(dá)顯示出突變體中受到了缺鐵的脅迫。EDTA-Fe的條件下，上述的這些基因在突變體的根中仍然表達(dá)增強(qiáng)，而突變體中鐵蛋白ferritin基因的表達(dá)則