《硝態氮素代謝關鍵酶在桑細胞生長發育中的調節機制》是依託西南大學，由王茜齡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：硝態氮素代謝關鍵酶在桑細胞生長發育中的調節機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王茜齡
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氮代謝是植物體內最基本的物質代謝之一, 是植物正常生長發育的物質基礎，不同氮源影響植物細胞分化和再生能力。桑樹是好硝酸性植物，硝態氮的代謝對桑樹細胞的分化和生長以及桑葉蛋白質的形成起著重要作用。本項目擬以氮代謝還原過程的關鍵酶，硝酸還原酶（NR）和亞硝酸還原酶（NiR），為研究對象，通過酶活性檢測，探討其在離體細胞脫分化和再分化過程中酶活性動態變化，克隆NR和 NiR全長基因並利用RT-PCR分析基因在細胞分化過程中的表達差異，以及不同氮素、外植體、植物激素、光照等外界因素與基因表達的相關關係，從分子角度認識氮循環在桑樹中的調控機制, 為提高桑樹組織培養再生能力提供基因資源,為合理利用氮素並提高氮素利用率提供理論指導。也為後續通過RNAi干涉或者反義抑制研究該基因對氮代謝的關鍵作用奠定基礎。該項目的研究對桑樹的功能基因組研究具有重要意義。
結題摘要
氮代謝是植物體內最基本的代謝物質之一，是植物正常生長發育的基礎，不同氮源影響植物細胞的分化和再生能力。桑樹是好硝酸性植物，硝態氮的代謝對桑樹細胞的分化和生長以及蛋白質的合成具有重要的作用，本項目以氮代謝過程的關鍵酶，硝酸還原酶（NR）和亞硝酸還原酶（NiR）為研究對象，通過酶活性的檢測，探討其在桑樹離體細胞脫分化和再分化過程中酶活性的動態變化，克隆NR和NiR基因，通過RT-PCR分析基因在細胞分化過程中的表達差異，並分析不同氮素、植物激素，外植體與基因表達的相關關係。其結果表明硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性越強，胚軸和子葉的再生能力越好，胚軸子葉脫分化階段，硝酸還原酶活性和亞硝酸還原酶最高，隨後下降趨於穩定；在叢生芽形成以後，活性下降並趨於一定值。但硝酸還原酶的酶活性與桑葉蛋白質含量不存在正相關關係。根據單倍體川桑基因組資料庫搜尋的單拷貝亞硝酸還原酶基因和硝酸還原酶基因設計引物，用桂優62號桑作為供試材料，分別以cDNA和DNA為模板，克隆桑樹NiR和NR基因的全長。實驗結果是：其cDNA分別為1764bp，2730 bp，gDNA分別為2866bp，5142bp；我們並將序列提交至NCBI登錄，基因登錄號為GenBank：KC823634,命名為MaNiR和 KF992020.1 ,命名為MaNR。 NR 在桑根中表達量最高，葉中表達次之，莖中表達最少；谷氨酸顯著提高 NR 在桑葉中的表達量，GA3 顯著提高 NR 在桑莖中的表達量。桑胚軸在單一的 NH4+-N 培養基中，不能被誘導出愈傷組織及叢生芽，在單一的 NO3-N 培養基中可以誘導出愈傷組織和叢生芽；但叢生芽繼代培養在單一 NH4+-N的培養基中和單一的 NO3--N 培養基中都可以生長。real-time PCR 結果顯示，NR 在子葉和胚軸中的表達量高於胚根。桑胚軸在離體誘導愈傷組織和叢生芽分化過程中，NR 的表達量逐漸增加，叢生芽形成後 NR 的表達量降低並趨於穩定。NH4+-N 和 NO3-N 對 NR 在繼代叢生芽中沒有顯著影響，谷氨酸對 NR 在繼代叢生芽中有抑制作用，隨著培養時間延長，叢生芽的 NR 相對表達量都降低。MaNiR基因在根中表達量最高，桑葉中最低。桑樹胚軸子葉離體再生過程，MaNiR基因的表達量降低。谷氨酸(Glu)和赤黴素（GA3） 能夠促進桑樹葉片中NiR基因的表達。
