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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因重組載體構(gòu)建及其轉(zhuǎn)化煙草的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本研究從番茄DNA中克隆磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LePT1，將基因插入pCAMBIA2300中構(gòu)建成植物表達(dá)載體，然后用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對(duì)煙草實(shí)施轉(zhuǎn)化。PCR及測(cè)序分析證明外源基因LePT1已整合進(jìn)煙草植株中。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)基因植株能在低磷環(huán)境中高效吸收磷元素。實(shí)驗(yàn)的完成為利用磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因提高作物對(duì)磷元素的吸收能力奠定了基礎(chǔ)。含LePT1基因植物表達(dá)載體的構(gòu)建未見(jiàn)報(bào)道，研究具有創(chuàng)新性。
- 詳細(xì)介紹：
- 磷是植物體內(nèi)核酸、磷脂和ATP的重要組成成分，并且作為植物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的物質(zhì)，能夠活化體內(nèi)蛋白質(zhì)，調(diào)控植物體的整個(gè)代謝過(guò)程。植物對(duì)土壤中磷素的吸收主要以無(wú)機(jī)磷(Pi)的形式。土壤對(duì)磷的強(qiáng)烈吸附使土壤溶液中植物可吸收的可溶性無(wú)機(jī)磷的含量非常低，通常小于10μmol／L。因此，土壤有效磷的供應(yīng)狀況和植物對(duì)磷素營(yíng)養(yǎng)的吸收能力便成為植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要決定因素之一。 在現(xiàn)實(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，磷肥的施用往往也存在著一系列的矛盾。一方面，地球上的磷礦作為一種不可再生資源在人類(lèi)不斷的開(kāi)采利用下逐漸減少。另一方面，過(guò)度施用磷肥也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入土壤中的磷在固相表面的吸附和與金屬元素形成難溶性化合物而加以積累，使土壤成為無(wú)效的“天然磷庫(kù)”，以至積累了大量的磷素資源而無(wú)法被植物體吸收利用；同時(shí)，過(guò)度施用的磷也會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的危害，如土壤中磷的流失進(jìn)入水體中磷的富集可導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，在磷肥生產(chǎn)及施用過(guò)程中也往往帶來(lái)重金屬如鎘的污染問(wèn)題等。因此，改善作物對(duì)磷素的吸收和利用對(duì)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)都具有重要意義。 LePT1基因是來(lái)源于番茄的編碼高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因，屬于Phtl家族的成員，在缺磷或不缺磷的根部和地上部均能大量表達(dá)，但缺磷增強(qiáng)其表達(dá)。 本研究從番茄DNA中克隆磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LePT1，將基因插入pCAMBIA2300中構(gòu)建成植物表達(dá)載體，然后用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對(duì)煙草實(shí)施轉(zhuǎn)化。PCR及測(cè)序分析證明外源基因LePT1已整合進(jìn)煙草植株中。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)基因植株能在低磷環(huán)境中高效吸收磷元素。 實(shí)驗(yàn)的完成為利用磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因提高作物對(duì)磷元素的吸收能力奠定了基礎(chǔ)，有利于提高作物在低磷營(yíng)養(yǎng)條件下的適應(yīng)能力，減少磷肥施用，節(jié)約施肥成本，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)，有重要的應(yīng)用價(jià)值。含LePT1基因植物表達(dá)載體的構(gòu)建未見(jiàn)報(bào)道，研究具有創(chuàng)新性。
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作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 提高作物在低磷營(yíng)養(yǎng)條件下的適應(yīng)能力，減少磷肥施用，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)。 從番茄DNA中克隆磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LePT1，將基因插入pCAMBIA2300中構(gòu)建成植物表達(dá)載體，然后用得到的植物表達(dá)載體轉(zhuǎn)化煙草。對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的PCR及測(cè)序分析，證明外源基因已整合進(jìn)煙草植株中。檢測(cè)轉(zhuǎn)基因植株，證明用該方法獲得的材料能在低磷環(huán)境中高效吸收磷酸根離子。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 構(gòu)建含LePT1基因的植物表達(dá)載體，將LePT1基因轉(zhuǎn)入煙草，獲得高效吸收磷素的轉(zhuǎn)基因材料，為利用磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因提高作物對(duì)磷元素的吸收能力奠定了基礎(chǔ)，有重要的應(yīng)用價(jià)值。 含LePT1基因植物表達(dá)載體的構(gòu)建未見(jiàn)報(bào)道，本項(xiàng)目具有創(chuàng)新性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 將LePT1基因轉(zhuǎn)入煙草，獲得高效吸收磷素的轉(zhuǎn)基因材料。為L(zhǎng)ePT1基因轉(zhuǎn)化至其他作物奠定基礎(chǔ)。 利用轉(zhuǎn)化磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的方法，可以提高作物在低磷營(yíng)養(yǎng)條件下的適應(yīng)能力，減少磷肥施用，節(jié)約施肥成本，促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)。改善作物對(duì)磷素的吸收和利用對(duì)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)都具有重要意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 從番茄DNA中克隆磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LePT1，將基因插入pCAMBIA2300中構(gòu)建成植物表達(dá)載體，然后用得到的植物表達(dá)載體轉(zhuǎn)化煙草（農(nóng)桿菌介導(dǎo)法），篩選出抗性苗。對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的生物學(xué)分析表明，外源基因已整合進(jìn)轉(zhuǎn)基因植株中。對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草吸收磷能力的研究證明轉(zhuǎn)基因材料在低磷環(huán)境中對(duì)磷的吸收強(qiáng)于野生型。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 無(wú)
同類(lèi)課題研究水平概述
- 土壤有效磷的供應(yīng)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的決定因素之一。植物對(duì)磷的吸收是一個(gè)由磷酸根轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的跨質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。高等植物對(duì)磷酸根的吸收有兩大系統(tǒng)：低親和力系統(tǒng)和高親和力系統(tǒng)。一般認(rèn)為低親和力系統(tǒng)是組成型表達(dá)系統(tǒng)，是磷素供應(yīng)充足條件下植物吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)磷的系統(tǒng)，只能將細(xì)胞外的高濃度有效磷跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)；而高親和力系統(tǒng)大多是受磷的缺乏而誘導(dǎo)表達(dá)的系統(tǒng)，對(duì)于吸收根際低濃度的磷起到重要的作用，可將細(xì)胞外的低磷跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)。研究證明，LePT1是一個(gè)編碼磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因。LePT1的轉(zhuǎn)運(yùn)功能通過(guò)回補(bǔ)了一個(gè)缺乏高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的酵母突變體PM971而獲得了證明。 本項(xiàng)目構(gòu)建了含LePT1基因的植物表達(dá)載體，并且用構(gòu)建的載體轉(zhuǎn)化煙草，獲得了轉(zhuǎn)基因植株，并且進(jìn)一步檢測(cè)了轉(zhuǎn)基因材料的磷吸收能力，證明在低磷環(huán)境中轉(zhuǎn)基因煙草的磷吸收能力強(qiáng)于野生型，從而為利用磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因提高作物對(duì)磷元素的吸收能力奠定了基礎(chǔ)，有重要的應(yīng)用價(jià)值。 含LePT1基因植物表達(dá)載體的構(gòu)建未見(jiàn)報(bào)道，本項(xiàng)目具有創(chuàng)新性。
