细胞膜子泵提高水稻耐铵的研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义植物铵中毒与植物耐铵的机理是一个永恒的研究课题，其研究内容在近几年来又在不断地丰富与充实。

近几十年来，人类的生活与工业生产造成大气中氮、硫等化合物的含量不断增多，研究发现，这些因素是导致自然界土壤中nh4 积累，土壤酸化的主要原因，大量植物物种由于无法耐铵而死亡。

我国幅源辽阔，在南方地区分布着大量的酸性红壤，是易于积累nh4 的一个主要农业生产区。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标（1）质子泵超表达水稻在高浓度铵条件下的长势要优于野生型和突变体材料，且产量明显增加。

（2）质子泵超表达材料在同等培养条件下，其气孔导度及光合效率要高与野生型和突变体材料。

研究内容2.2.1 验证细胞膜质子泵对水稻气孔开度、co2吸收的作用a. 利用刺激质子泵活性的物质fusicoccin激活保卫细胞膜质子泵活性，在活体情况下研究其对水稻成熟叶片气孔开度、气孔对co2导度以及光合效率的影响b. 从叶片表皮上分离保卫细胞原生质体，利用改变质子泵活性的化学药剂处理，在离体情况下分析质子泵活性变化与保卫细胞膨胀度大小的关系c. 提取叶片保卫细胞膜，分析质子泵基因表达、质子泵活性拟解决的关键问题用高浓度铵态氮培养水稻，使水稻能进一步生长也不受毒害

3. 研究的方法与方案

研究方法3.2.1质子泵与气孔开度、co2气孔导度及光合效率之间的关系鉴定将水稻在不同光照强度（1000、1500、2000、3000 μmol m-2 s-1）预处理后，用光合测定仪测定气孔对co2导度与光合效率。

测定结束后，立即将同一叶片取样液氮冷冻，一小部分在扫描电子显微镜下测量气孔开度大小。

大部分叶片将表皮撕取后冷冻研磨，经葡聚糖peg和dextran的两相系统分离出细胞膜，用于测定保卫细胞膜上质子泵活性。

4. 研究创新点

技术路线：水稻在不同铵浓度条件下培养，之后在水稻幼苗期进行测定，首先进行细胞膜的分离，质子泵活性在NH4 下的时空变化，进而翻译水平上变化的关系，与转录后调控的关系(Vmax, Km,I50)，这和与其同步进行的RNA提取然后在质子泵基因NH4 下的时空表达，就可以明确质子泵在NH4 营养下的生理与分子变化特征，在时空表达的基础上进行生理测定和转基因株系进行测定，分别测定出植物生长等生理生化反应的测定和质子泵活性、酶学参数，对NH4 的耐受性测试、总结其上可以明确质子泵在耐铵过程中的生理功能，进而为培育和繁殖耐铵的作物品种提供理论基础

5. 研究计划与进展

进度安排5.1已经完成和进行中的工作2017.9-2018.1 水培试验测定了水稻的干重，氮素含量，并拍照。

提取了水稻根系和叶片rna，通过定量pcr分析质子泵基因的表达情况5.2下一步研究计划2018.3-2018.5测定叶片保卫细胞膜质子泵活性，明确保卫细胞膜质子泵在蛋白水平上的调控规律。

将水稻转基因株系进行生理与光合测定，分析其增强吸收利用铵态氮营养的效果