草坪遗传改良基因资源的发掘及草坪型高羊茅抗逆基因工程的初步研究

论文摘要

叶片衰老是一个高度有序的调控过程,涉及到复杂的基因调控和多种生理生化特征的变化。我们以黑暗为选择因子,从经快中子诱变的拟南芥Columbia型M2代种子中,筛选获得了耐受黑暗胁迫的突变体,将其中一株生长发育延迟而莲座叶早衰的突变体,命名为fnb45（fast neutron b45）。fnb45的突变造成了植株在形态、生长、发育等方面的变异,具有一因多效性。表型上,fnb45的子叶小而薄;莲座叶边缘为锯齿型,早期叶色灰绿,伴随着生长发育,叶片逐渐变为紫色,衰老死亡;植株顶端优势明显,结实率低,种子不饱满。另外,fnb45的发芽率较低（42.7%）,萌发速率慢（8天左右）;幼苗成活率仅30.1%;幼苗生长缓慢,20天左右才长出第一片真叶,营养生长期长,开花延迟（77天左右）,植株寿限延长（4个月）。遗传分析表明,fnb45是核遗传、单基因隐性突变位点。利用图位克隆的方法,fnb45被定位于第3条染色体长臂的两个分子标记T16K5和F3A4-1之间约50Kb的区间内,是一个新的调控拟南芥叶片衰老的遗传位点。我们研究了fnb45对外源激素、糖源和活性氧的响应,发现其对外源IAA、ABA、高浓度糖（蔗糖、葡萄糖）和PQ较敏感。同时,fnb45的突变还造成了营养生长阶段,植株体内的游离IAA、ABA、可溶性糖和花青素含量的急剧增加,破坏了细胞内的氧化还原平衡,导致活性氧清除系统中的SOD和CAT的活性增强,诱导细胞进入凋亡。高温（29℃）可诱导fnb45下胚轴伸长,但与Col野生型之间无明显差异,表明fnb45对IAA的敏感性是自身基因突变诱导的间接反应。我们检测了衰老和氧化胁迫相关基因的表达,发现突变体中ACS4,GD的表达水平上调,GS基因的表达下降。我们推测,fnb45位于叶片衰老调控途径的上游,该突变导致下游众多信号转导途径被改变,造成植株发育延迟、叶片早衰。更直接的证据还有待于基因的克隆和进一步的分析。

论文目录

• 第一部分 拟南芥叶片早衰、发育迟缓突变体fnb45的定位、克隆及相关机理的初步研究
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 综述
• 1 拟南芥是研究叶片衰老的模式植物
• 2 叶片衰老的生理生化特征
• 3 细胞程序性死亡与衰老
• 4 叶片衰老相关基因及其分类
• 5 叶片衰老的调控
• 6 植物抗衰老基因工程研究
• 7 总结与展望
• 第二章 实验部分
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果
• 2.1 突变体的筛选
• 2.2 突变体的表型特征
• 2.3 突变体的遗传分析
• 2.4 突变基因的定位
• 2.5 激素对fnb45生长发育的影响
• 2.6 环境温度对fnb45生长的影响
• 2.7 fnb45内源游离IAA含量的增高是其突变基因的次级效应
• 2.8 糖对fnb45生长发育的影响
• 2.9 fnb45植株体内处于胁迫状态
• 2.10 fnb45相关代谢途径中基因的表达分析
• 3 讨论
• 4 参考文献
• 第二部分 高羊茅成熟胚胚性愈伤组织遗传转化体系的建立及其抗旱耐盐基因工程的初步研究
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 综述
• 1 高羊茅植株再生和遗传转化
• 2 植物抗旱耐盐基因工程研究
• 3 植物HD-ZIP转录因子及其相关功能
• 第二章 实验部分
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果
• 2.1 高羊茅种子表面消毒方法对种子活力的影响
• 2.2 高羊茅愈伤组织诱导体系的建立
• 2.3 高羊茅愈伤组织再生体系的建立
• 2.4 高羊茅愈伤组织不同生长阶段对PPT的敏感性
• 2.5 遗传转化体系的建立
• 2.6 转基因植株的鉴定
• 2.7 转基因高羊茅抗旱耐盐特性
• 3 讨论
• 本章结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢