通过T-DNA插入突变技术鉴定调控拟南芥叶生长发育的未知基因

论文摘要

叶片是植物基本的营养器官。叶的发育是植物形态建成的一个重要方面,对叶的发育的研究有助于更加深入的研究植物的形态建成。叶发育分为三个阶段：叶原基的起始,背腹性的建立和叶片的延展。在三个阶段中,背腹性的建立是极为重要的阶段。参与叶极性建成的属性基因或者作用于激素信号途径的基因的突变,都会导致叶形态的变化。近几年来,通过对大量影响叶形态建成的突变体的研究发现叶片的发育受到体内严格的遗传机制和体外环境因子的调控。但到目前为止,叶的发育机制还没有被完全阐明。本论文依照正向遗传学的方法,围绕drl1-101 （deformed root and leaf）突变体展开,通过T-DNA插入突变技术从突变体库中筛选到两个突变体。这两个突变体都以drl1-101突变体为背景。drl1-101是从Ds转座子插入突变体库中筛选到的突变体。该突变体植株具有狭长如细丝状的叶片,以及缺陷型的茎尖分生组织,根分生组织也有一定程度的缺陷。我们筛选到的两个突变体的叶的表型因为T-DNA的插入突变恢复成近似于野生型。两个突变体分别命名为恢复型突变体revertant（rev）9-1和revertant（rev）14-1。通过质粒拯救的方法,我们分离到了因T-DNA插入导致突变的基因。将突变基因定位在了拟南芥1号染色体上的两个不同位点。从形态学和组织结构学的角度,对恢复型突变体的叶片及叶细胞进行了深入细致地观察分析。结果表明两个突变基因均参与到了DRL基因对茎尖分生组织SAM的调控机制中,在叶细胞和叶形态的发育建成过程中发挥了作用。此外,两个突变基因的表达对拟南芥的开花时间和根的生长发育也有一定的调节作用。研究结果可以为拟南芥叶的背腹性的发育以及植物发育学的分子调控机制的研究提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 文献综述
• 1.1 叶的起始
• 1.2 叶原基的发育
• 1.3 叶极性的建立
• 1.4 叶细胞的分化和增殖
• 1.5 调控叶片发育的分子遗传学研究
• 1.5.1 叶生长过程中细胞增殖的极性调控
• 1.5.2 叶生长过程中的极性细胞扩增的调控
• 1.6 DRL1基因调控叶背腹性的机制
• 1.7 农杆菌介导的T-DNA插入突变技术
• 1.7.1 T-DNA插入突变技术的优势
• 1.7.2 T-DNA插入突变中的特殊载体
• 1.7.2.1 启动子标签载体
• 1.7.2.2 T-DNA捕获标签载体
• 1.7.2.3 激活标签载体
• 1.8 分离克隆T-DNA旁邻序列的策略
• 1.9 研究目的与意义
• 2 突变体的筛选
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料与试剂
• 2.1.1.1 植物材料
• 2.1.1.2 菌体材料
• 2.1.1.3 培养基
• 2.1.1.4 主要试剂
• 2.1.1.5 主要实验仪器
• 2.1.1.6 生物信息学分析的主要软件与数据库
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.2.1 植物材料的培养
• 2.1.2.2 土壤农杆菌介导的拟南芥转化
• 2.1.2.3 突变体的筛选
• 2.1.2.4 突变体的遗传分析
• 2.1.2.5 突变基因的定位
• 2.1.2.6 southern blot
• 2.1.2.7 质粒拯救
• 2.1.2.8 突变位点的确定
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 拟南芥突变体的形态学观察
• 2.2.2 Southern杂交确定突变植株T-DNA的拷贝数
• 2.2.3 质粒拯救
• 2.2.3.1 rev9-1质粒拯救结果
• 2.2.3.2 rev14-1质粒拯救结果
• 2.2.4 突变基因的定位
• 2.2.4.1 rev9-1突变基因的定位
• 2.2.4.2 rev14-1突变基因的定位
• 2.2.5 突变基因的遗传分析
• 2.2.5.1 rev9-1突变基因的遗传分析
• 2.2.5.2 rev14-1突变基因的遗传分析
• 2.3 结论与讨论
• 3 突变基因的功能研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 植物材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 突变体表型的观察分析
• 3.1.2.2 突变体开花时间的观察
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 突变基因对叶形的调控作用
• 3.2.1.1 rev9-1突变基因对叶形的调控作用
• 3.2.1.2 rev14-1突变基因对叶形的调控作用
• 3.2.2 突变基因对叶细胞的调控作用
• 3.2.2.1 rev9-1突变基因对叶细胞的调控作用
• 3.2.2.2 rev14-1突变基因对叶细胞的调控作用
• 3.2.3 突变基因对开花时间的调控
• 3.2.3.1 rev9-1突变基因对开花时间的调控
• 3.2.3.2 rev14-1突变基因对开花时间的调控
• 3.2.4 突变基因对根的发育的调控
• 3.2.4.1 rev9-1突变基因对根的发育的调控
• 3.2.4.2 rev14-1突变基因对根的发育的调控
• 3.3 结论与讨论
• 参考文献
• 附录
• 致谢