水稻种子耐储藏的分子机制初步研究

水稻种子耐储藏的分子机制初步研究

论文摘要

目前储藏水稻种子的条件多为低温和缺氧,需要消耗大量的能源和材料,这是不经济的。现实证明在现有储藏技术条件下,结合生物化学、分子生物学研究方法从水稻自身的遗传特性出发研究种子的耐储藏性极其必要。本研究以较耐储藏品种云恢290为对照,利用生化和蛋白质组学方法,比较生产上常用籼型恢复系材料的耐储藏特性,初步得到如下结果:(1)本研究以目前生产上大面积应用的籼型骨干恢复系,包括航1号,航2号,明恢86,明恢63,多系1号,IR24,R527等为实验材料,以较耐储藏的品种云恢290作为对照,含水量和发芽率的实验结果表明,以上材料随着人工老化时间的延长,每个材料的含水量逐渐增加,其中云恢290的含水量增加最少,航1号的含水量增加最多;发芽率则随着老化时间的延长而逐渐下降,人工老化40d后,云恢290的发芽率为34%,而其它材料发芽率都为0。(2)以上材料经种子含水量平衡,做不同时间段的人工老化处理,用常规化学方法测定上述材料的老化处理前后的主要化学成分。结果表明,人工老化处理前后,每个材料的蛋白质和脂肪含量没有变化,而淀粉和脂肪酶含量有所增加。对差异显著的材料云恢290和航1号在正常状态和人工老化处理30d后的蛋白质组进行了分析,获得6个可能与水稻耐储藏特性相关的蛋白,其中两个为LEA蛋白,同时对其进行核酸水平的初步研究,通过氨基酸序列反推得到相应的cDNA序列,设计引物和提取水稻种子的RNA,进行基因克隆和功能验证。(3)在种子处理过程中,经大量观察发现,有些材料的种子外壳保持完好,而内部已有损坏;有些材料的种子外壳看上去受损,而内部保持完好,但是这些种子的胚都是保持完好的。对航1号进行种壳的石蜡切片光镜观察和扫描电镜观察,结果表明水稻种壳太硬不适合做石蜡切片进行光镜观察。扫描电镜观察结果显示,人工老化处理30d后,航1号种壳外、内表皮结构有所变化,外表皮的栅栏组织显得有些松散,其上的角质膜更加透明化,内表皮结构组成不规则,有腐烂趋势,排列不整齐。(4)初步推测胚中脂肪酶的变化不是种子耐储藏的关键原因,种子代谢中抗氧化防御系统的损伤可能是首要因素。而使种子内部抗氧化系统受损的主要原因是水和分子氧的产生,使得种子含水量增加和氧呼吸代谢频繁,实验也将进行种子代谢中能产生水和分子氧的代谢物及催化代谢物产生水和分子氧的酶的含量,来确定直接影响种子含水量增加的物质。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 缩略词表
  • 第一章 引言
  • 1 研究背景
  • 2 水稻种子的耐储藏性研究现状
  • 2.1 影响水稻种子耐储藏性的因素
  • 2.2 水稻种子耐储藏性评价
  • 2.3 水稻种子耐储藏性研究方法
  • 2.4 米质评价
  • 2.5 水稻耐储藏性与米质关系
  • 3 水稻种子劣变生理生化变化
  • 4 蛋白质组学及研究进展
  • 4.1 蛋白质组学简介
  • 4.2 蛋白质组学的研究策略
  • 4.3 蛋白质组学的研究技术
  • 4.4 蛋白质组学的发展趋势
  • 4.5 种子蛋白质组学研究现状
  • 4.6 蛋白质组学存在的问题
  • 4.7 LEA 蛋白
  • 5 本研究的目的与意义
  • 第二章 水稻种子的生化成分分析
  • 1 材料和方法
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 实验仪器、试剂
  • 1.3 实验方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 种子含水量方法的确定
  • 2.2 水稻种子研究成分的筛选
  • 2.3 水稻种子化学成分、米质分析结果
  • 2.4 用于蛋白质组学研究的种子材料确定
  • 3 讨论
  • 第三章 水稻种子的蛋白质组学研究
  • 1 材料和方法
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 实验方法
  • 2 转录水平实验
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验试剂
  • 2.3 种子RNA 的提取
  • 2.4 引物设计
  • 2.5 cDNA 的合成
  • 3 结果与分析
  • 3.1 双向凝胶电泳
  • 3.2 质谱鉴定
  • 4 讨论
  • 4.1 水稻种子总蛋白质的提取方法的改良
  • 4.2 优化等电聚焦电泳的相关参数
  • 第四章 水稻种子外壳的显微结构观察
  • 1 实验材料
  • 2 实验仪器和药品
  • 3 实验方法
  • 3.1 水稻种子外壳的石蜡切片
  • 3.2 水稻种壳的内外表皮扫描电镜观察
  • 4 结果
  • 4.1 石蜡切片结果
  • 4.2 扫描电镜观察
  • 5 讨论
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录1 生化实验所用仪器、药品及试剂的配制
  • 附录2 双向电泳所用仪器、药品及溶液的配制
  • 致谢
  • 相关论文文献

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