离体培养下锌对普通小麦和硬粒小麦籽粒形成及mRNA差异表达调控的研究

论文摘要

锌是植物生长必需的营养元素之一,也是人和动物生长发育所必需的营养元素,被称为生命元素。锌具有许多生理功能,是组成叶绿素、酶、核糖和蛋白质的重要成分,在维持生命活动和提高作物产量、改善农产品品质方面具有极其重要的作用。小麦籽粒产量和品质的形成与锌营养密切相关。为明确小麦开花至成熟期间锌在不同器官内的积累动态,探讨锌对小麦开花后农艺性状及籽粒蛋白质形成和mRNA表达差异的调控作用,采用离体穗培养技术,结合微波消解-原子吸收分光光度计法、SDS-PAGE电泳技术、A-PAGE电泳技术、DD-RT PCR技术,对不同锌离子浓度下新春8号和杜伦的农艺性状、锌元素的积累动态规律、小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）形成规律、小麦籽粒醇溶蛋白表达差异及小麦籽粒基因的表达差异进行了研究。研究结果表明:（1）开花后离体穗培养小麦各器官的含锌量变化趋势基本一致,不同器官含锌量关系为:穗>倒一节>倒二节。（2）缺锌小麦生长受抑制,节间生长严重受阻,倒一节长度对锌的反应比倒二节敏感。开花期旗叶叶绿素含量受锌影响不大,花后两周叶绿素含量受锌离子浓度的影响较大。（3）增加供锌量显著或极显著地增加小麦穗粒数,提高其结实率;低锌抑制杜伦小花分化明显,减少其穗粒数,高锌促进其小花分化但是使结实率下降;缺锌阻碍籽粒灌浆,显著降低千粒重,高锌使小麦千粒重有小幅下降。（4）锌对小麦籽粒总蛋白含量的影响不显著;小麦籽粒蛋白组分含量受锌离子浓度的影响显著,各蛋白组分与锌的相关性和相关度差异较大。（5）锌素浓度对小麦高分子量谷蛋白亚基的表达时期较大的影响。随锌离子浓度的增大各亚基的表达时期提前。两种小麦的亚基组成和同一锌离子浓度下的表达时期存在明显的差异。（6）新春8号和杜伦两种小麦的醇溶蛋白组成差异较大,而且主要差异在ω区、γ区和β区,α区的差异不太明显;但是它们受锌离子浓度的影响规律基本一致,即在空白对照和低锌条件下微弱表达,其它浓度下表达增强而且表达量相当。（7）锌营养浓度对小麦籽粒基因表达的影响通过三种方式起作用:一是特异表达,二是增强表达,三是减弱表达。试验中共检测到383条差异条带,其中新春8号212条,硬粒小麦杜伦171条。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 锌的营养和生理功能
• 1.1.1 锌在植物体内的形态与分布
• 1.1.2 锌的生理学作用
• 1.2 植物锌营养的基因型差异
• 1.2.1 植物适应缺锌的机理
• 1.2.2 锌在禾谷类种子中积累的机理
• 1.3 高分子量谷蛋白和醇溶蛋白与小麦品质的关系研究
• 1.3.1 高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）与小麦品质关系的研究进展
• 1.3.2 麦醇溶蛋白的研究进展
• 1.4 MRNA 差异显示技术的应用及发展
• 1.4.1 mRNA 差异显示技术的应用
• 1.4.2 mRNA 差异显示技术的发展
• 1.5 立题意义及研究内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料和条件
• 2.1.1 试验地点及条件
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 测定内容与方法
• 2.2.1 农艺性状的测定
• 2.2.2 植株含锌量的测定
• 2.2.3 籽粒蛋白质含量的测定
• 2.2.4 HMW-GS 形成动态检测—SDS-PAGE 法
• 2.2.5 蛋白表达差异检测
• 2.2.6 基因表达差异的研究
• 第三章 研究工作
• 3.1 开花后不同处理各器官含锌量的变化动态
• 3.1.1 材料与方法
• 3.1.2 结果与分析
• 3.2 锌营养对不同小麦农艺性状的调控研究
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 结果与分析
• 3.3 锌营养对小麦籽粒蛋白质含量的影响
• 3.3.1 材料与方法
• 3.3.2 结果与分析
• 3.4 锌对小麦籽粒 HMW-GS 表达动态的影响
• 3.4.1 材料与方法
• 3.4.2 样品测定方法—SDS-PAGE
• 3.4.3 结果与分析
• 3.5 锌对小麦籽粒总蛋白表达差异的影响
• 3.5.1 材料与方法
• 3.5.2 样品测定方法—SDS-PAGE
• 3.5.3 结果与分析
• 3.6 锌对小麦籽粒醇溶蛋白表达的调控研究
• 3.6.1 实验材料
• 3.6.2 实验方法—A-PAGE
• 3.6.2 结果与分析
• 3.7 锌素浓度对离体培养小麦基因差异表达的影响
• 3.7.1 材料
• 3.7.2 实验验方法
• 3.7.3 实验结果与分析
• 第四章 结论与讨论
• 4.1 不同锌处理对小麦植株锌的积累动态的影响
• 4.2 锌与小麦的生长
• 4.3 锌对不同小麦产量性状的影响
• 4.4 锌对不同小麦籽粒蛋白质形成的影响
• 4.4.1 对小麦籽粒蛋白含量的影响
• 4.4.2 对小麦籽粒HMW-GS 表达动态的影响
• 4.4.3 对小麦籽粒全蛋白表达的影响
• 4.4.4 对小麦籽粒醇溶蛋白表达的影响
• 4.5 锌对小麦基因表达的影响
• 4.6 研究展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢
• 评阅表