芸薹属作物与Moricandia nitens间甘氨酸脱羧酶P亚基基因的比较分析

论文题目: 芸薹属作物与Moricandia nitens间甘氨酸脱羧酶P亚基基因的比较分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物发育生物学

作者: 张椿雨

导师: 孟金陵

关键词: 植物,类花环式结构,亚基,二氧化碳补偿点,油菜,基因组间重组

文献来源: 华中农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 油菜是世界上广泛种植的一种油料作物,它在植物分类上属于十字花科（Cruciferae）芸苔属（Brassica）,以收获种籽榨油为主要目的。从碳同化过程来看,芸苔属作物属于C3类型植物,一般光呼吸比较强烈、二氧化碳补偿点比较高,因此光合效率比较低。Moricandia nitens属于十字花科Moricandia属,在亲源关系上与芸薹属植物比较近,其二氧化碳补偿点介于C3和C4植物之间,是一种C3-C4中间类型植物。从碳同化过程来看,该种类型植物同样行使C3途径,其在光合生理和遗传基础上比C3植物更接近C4植物,它们被认为是为向C3植物中转移C3-C4光合特性的宝贵植物资源。据信,类花环式的叶片解剖结构和P亚基的特异性分布是C3-C4植物具有低二氧化碳补偿点的主要原因。本研究在拥有M.nitens与甘蓝之间体细胞杂种的基础上进一步构建了基因组组成为MACC的倍半四倍体,迫使M染色体组与A染色体组之间发生同源重组,并期望以控制C3-C4性状相关的基因替换控制C3性状的相关基因,进而将C3-C4性状由C3-C4植物转移到C3类型二倍体油菜栽培种当中去,为最终实现创建具有低二氧化碳补偿点的新型白菜型油菜提供理论和实践基础。同时,研究了C3-C4植物M.nitens、甘蓝型油菜以及拟南芥的甘氨酸脱羧酶P亚基基因（gdcP）在基因结构上的异同,初步分析了C3-C4植物在由C3到C3-C4的进化过程中,P亚基基因在这两个不同类型植物间差异表达的可能原因,具体结果如下: 1.总共有2,966bp和3,254bp甘氨酸脱羧酶P亚基的部分基因组序列分别从M.nitens和甘蓝型油菜中分离出来,其中各包括一段1323bp和1608bp非翻译区和调控区,第一和第二个外显子和内含子,以及一小部分第三个外显子。目前这两个序列已经递交给Genbank,序列号分别为AY544771和AY544772。 2.对M.nitens、甘蓝型油菜和拟南芥的甘氨酸脱羧酶P亚基的部分序列同源性分析的结果表明,M.nitens和甘蓝型油菜在结构基因部分间的同源性要比它们分别与拟南芥的同源性要高的多;然而,在基因的调控区,拟南芥和甘蓝型油菜间的同源性要比它们与M.nitens的同源性要高。以上结果说明M.nitens和甘蓝型油菜之间的分化相对于拟南芥要晚的多,同时也暗示着在C3-C4植物出现之前,C3植物便已经存在了,同时,也说明了P亚基基因在C3与C3-C4物种之间差异表达的原因可能在于它们的转录调控区之间存在的差异有关。

论文目录:

摘要

Abstract

1 文献综述

1.1 植物的光合类型及C_3-C_4植物研究进展

1.1.1 C_3途径(卡尔文循环)

1.1.2 C_4途径

1.1.3 景天酸代谢途径：

1.1.4 其它特殊类型

1.2 C_3-C_4植物研究进展

1.2.1 C_3-C_4植物的发现

1.2.2 C_3-C_4植物叶片解剖结构特征

1.2.3 C_3-C_4植物叶片维管束鞘细胞的发育动态

1.2.4 有关C_3-C_4植物光合及光呼吸酶的研究

1.2.5 甘氨酸脱羧酶P蛋白基因的分子克隆及某些表达定位

1.2.6 C_3-C_4植物的作用机理假说

1.2.7 C_3-C_4植物的利用

1.3 植物基因在转录水平上的调控

1.3.1 染色质相关蛋白(Chromatin-related protein)：

1.3.2 植物顺式作用因子(Cis-acting regulatory elements)

1.3.3 植物转录因子(Transcription factors)

1.3.4 小结

1.4 Moricandia属与芸薹属在亲源关系的研究

2 研究目的和技术路线

2.1 本研究的目的和意义和技术路线

3 材料与方法

3.1 材料

3.2 方法

3.2.1 系列有性杂种的获得

3.2.2 总DNA提取和纯化

3.2.3 DNA的小量提取

3.2.4 简并PCR

3.2.5 RT-PCR

3.2.6 gdcP 5′-flanking region的分离

3.2.7 PromoterScan：

3.2.8 分子进化树和顺式作用因子的分析

3.2.9 植物表达载体的构建

3.2.10 甘蓝型油菜遗传转化

3.2.11 Moricandia arvensis的遗传转化

3.2.12 GUS染色

3.2.13 MACC倍半四倍体的RAPD鉴定

3.2.14 SSR分析

3.2.15 基因特异引物的设计及应用

3.2.16 二氧化碳补偿点测定

3.2.17 减数分裂行为观察

3.2.18 组织解剖学观察

3.2.19 透射电镜切片的制作与观察

4 结果分析与讨论

第一部分

4.1 甘氨酸脱羧酶P亚基基因(gdcP)部分同源片段的获得

4.2 RT-PCR

4.3 5′侧翼序列的分离

4.4 分子进化树

4.5 植物表达载体的构建

4.6 甘蓝型油菜的瞬时表达：

4.7 Moricandia arvensis的遗传转化和GUS染色

4.8 讨论

第二部分

4.9 倍半四倍体(MACC)的合成及其生物学特性

4.10 基因特异引物的应用：

4.11 MACC倍半四倍体与白菜型油菜(AA)间有性杂种的获得及分子标记选测

4.12 徒手和石蜡组织切片以及透射电镜观察：

4.13 二氧化碳补偿点测定：

4.14 1H75-1的减数分裂行为观察

4.15 讨论

5 参考文献

6 附录

发表文章情况

致谢

发布时间: 2005-12-05

参考文献

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