1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1、课题的意义
铁是植物生长发育的必需微量元素之一。土壤中铁是仅次于铝的第二大金属元素,含量丰富。在水田系统中,淹水灌溉时由于土壤的强还原力,铁主要以高活性的fe2 形式存在,为避免产生毒害现象,水稻根部能够将fe2 氧化成较低活性的fe3 吸附于根表面;而稻田放干时,铁主要以不易被利用的fe3 形式存在,水稻根部启动高亲和铁吸收机制以满足对铁的需求。为适应灌溉与干湿交替的不断变化根际环境,水稻进化出了严格的控制铁由根部吸收到体内分配与储存的调控机制保证体内铁的动态平衡[1]。研究水稻的铁吸收,转运与信号调控的机制不仅可以让人们了解生物适应外界环境变化的理论知识,还将有助于我们为提高主要粮食作物的耐缺铁与毒害能力,增加产量,生产铁强化作物提供理论依据。
茉莉酸类物质(jasmonates, jas)是茉莉酸(jasmonic acid, ja)及其挥发性甲酯衍生物茉莉酸甲酯(methyl-jasmonate, meja)和氨基酸衍生物的统称, 在植物信号网络中具有重要的作用[2]。它作为一种生长调节物质,在植物的生长发育、代谢调节、抗逆境胁迫以及诱导防御相关基因表达等方面起着重要的作用。近年来,茉莉酸在营养缺乏,尤其是金属营养缺乏方面鲜有报道,研究发现茉莉酸对水稻缺铁响应有调控作用,本课题研究工作的开展不仅能够加深我们对植物缺铁响应信号途径的认识,更有助于我们对茉莉酸调控水稻缺铁响应基因分子机制有更深刻的探究。同时,茉莉酸信号、营养信号以及其之间互作关系的研究将为我们将来设计抗逆,高产,高品质的作物提供新的方法和思路。
2. 研究的基本内容和问题
1、研究目标 通过外源茉莉酸的加入,探究茉莉酸对水稻缺铁响应的影响及其生物学意义。
2、研究内容 2.1 探究茉莉酸对水稻缺铁生理表型的影响,即在完全营养和缺铁状态培养下,外源茉莉酸的加入对水稻缺铁黄化表型影响是加强还是减弱,水稻根、叶的铁含量的变化( fe、 fe ja、 -fe、-fe ja); 2.2 应用rt-pcr技术,分析在完全营养和缺铁状态培养下,外源茉莉酸加入后水稻缺铁响应基因的表达情况;2.2 构建myc2-rnai载体。
3、关键问题 茉莉酸对水稻在缺铁状态下的生理影响以及在完全营养和缺铁状态培养下,外源茉莉酸加入后水稻缺铁响应基因的表达情况和水稻根、叶的铁含量。
3. 研究的方法与方案
1、研究方法 1.1 将实验材料进行不同处理分组培养,并取样。
设置完全营养和缺铁两种营养条件,并通过外源茉莉酸的加入与否,对水稻进行分组培养处理,观察实验材料的表型差异,并对根茎分别取样; 1.2 对样品进行分析检测。
对样品分别进行icp-ms分析fe含量、对缺铁响应基因进行rt-pcr表达量分析等; 1.3 构建myc2-rnai载体。
4. 研究创新点
本课题是首次关于茉莉酸对水稻缺铁响应的研究。
5. 研究计划与进展
1、 研究计划 1)2015.9 -2015.10 查阅资料,阅读文献,把握已有的研究基础,整理实验思路; 2) 2015.10-2015.11进行水稻培养方法的学习和训练,并初步进行相关实验操作,观察不同处理下水稻表型; 3) 2015.11-2016.3 对实验材料进行不同培养条件下的分组处理,并进行rt-pcr基因表达量分析和分别测定根茎的铁含量,同时构建myc2-rnai载体; 4) 2016.3-2016.4 分析实验数据,撰写毕业论文。
2、预期进展 1) 确定茉莉酸在调控缺铁响应过程中的作用,即对水稻表型的影响。
2) 确定在完全营养和缺铁状态培养下,外源茉莉酸加入后水稻缺铁响应基因的表达情况以及水稻根、茎的铁含量差异。
