β-1，3-葡聚糖酶基因影响拟南芥发育的初步研究

论文摘要

β-1,3-葡聚糖酶是普遍存在于植物中的一类抗真菌蛋白,目前普遍认为其抗病机理是通过分解真菌细胞壁中的β-1,3-葡聚糖从而达到抗病目的。然而它对植物本身的生长发育存在很多影响,但作用机理却不是很清楚。为此,我们以转小麦β-1,3-葡聚糖酶基因的拟南芥GLU1为材料进行了初步研究。本研究表明,转基因拟南芥GLU1植株和野生型植株在幼苗期表型差异明显,而且这些表型差异和具高浓度生长素植株的表型相似;经不同浓度梯度生长素处理的相关性试验证明,GLU1植株与野生型植株表型的差异和生长素相关;经不同浓度的ABA、6-BA、GA处理的相关性试验说明,GLU1植株的表型变异与ABA、GA几种激素也相关。对GLU1植株幼苗根部组织进行形态解剖,发现木质部细胞减少,韧皮部范围减小;对GLU1植株花序轴进行形态解剖,发现花序轴中木质部和韧皮部都变小;根尖向地性研究表明GLU1植株的向地性减弱,而靠渗透作用进入细胞的生长素NAA可以恢复GLU1植株的向地性;用生长素报告基因DR5-GUS检测发现,GLU1植株根部生长素减少,而子叶尖生长素却增加;这些结果都说明GLU1植株的生长素的极性运输存在缺陷。比较GLU1植株和野生型植株对三种不同类型生长素的反应,结果表明:NAA处理中,GLU1植株和野生型植株的响应一致,说明二者在生长素输出载体上没有明显差异;2,4-D处理中,GLU1植株对2,4-D不敏感,说明二者在生长素输入载体上存在差异,而GLU1植株对IAA产生“抗性”的现象也验证了二者在生长素输入载体上存在差异;经RT-PCR分析表明,生长素输入载体基因和输出载体基因的表达量均没有明显变化,说明GLU1植株中生长素极性运输的改变可能是由蛋白水平的差异引起的。对开花性状研究表明,转基因拟南芥GLU1植株比野生型植株开花时间要明显提前,而且有少量败育。不同光照时间和不同低温处理时间的结果说明,GLU1植株的早花表型与光周期途径和春化途径关系不大;对开花途径中关键基因的RT-PCR试验也证明了这一结论:而自主途径中的开花抑制基因EMF1、EMF2和赤霉素途径关键的抑制基因SPY的表达量受到抑制,说明转基因植株的早花性状与自主途径和赤霉素途径有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写
• 1. 文献综述
• 1.1 拟南芥中生长素极性运输综述
• 1.1.1 生长素输入载体
• 1.1.2 生长素输出载体
• 1.1.3 其他可能的生长素运输载体
• 1.1.4 由生长素决定的植物发育
• 1.1.5 生长素研究展望
• 1.2 拟南芥开花综述
• 1.2.1 拟南芥开花时间的研究历史
• 1.2.2 拟南芥开花调控的途径与重要的基因
• 1.2.3 拟南芥开花途径的整合
• 1.2.4 拟南芥开花时间的一些抑制因子
• 1.2.5 拟南芥开花研究展望
• 1.3 葡聚糖酶基因与植物发育
• 2. 本研究的目的和意义
• 3. 材料和方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 拟南芥种植
• 3.2.2 叶片以及叶片愈伤培养
• 3.2.3 GLU1植株和DR5-GUS植株的杂交
• 3.2.4 杂交植株的GUS染色
• 3.2.5 激光共聚焦
• 3.2.6 半薄切片
• 3.2.7 花粉萌发试验
• 3.2.8 激素和葡萄糖相关性试验
• 3.2.9 根尖淀粉粒的观察
• 3.2.10 向地性试验及植株根向地性的恢复
• 3.2.11 植株全生育期的调查
• 3.2.12 光照处理
• 3.2.13 春化处理
• 3.2.14 RT-PCR
• 4. 结果与分析
• 4.1 生长素相关表型及机理分析
• 4.1.1 生长素相关表型
• 4.1.2 幼苗详细的生长分析
• 4.1.3 GLU1植株的异常表型与激素有关
• 4.1.4 组织培养结果
• 4.1.5 形态解剖学分析
• 4.1.6 GLU1植株幼苗根的向重力性减弱
• 4.1.7 NAA恢复向地性
• 4.1.8 GLU1植株的生长素输入载体存在缺陷
• 4.1.9 葡聚糖酶底物对野生型植株发育存在影响
• 4.1.10 GLU1植株表型变异不是由糖代谢的差异引起
• 4.1.11 DR5-GUS证明GLU1植株中生长素发生改变
• 4.1.12 生长素运输载体RT-PCR
• 4.2 GLU1植株早花机理
• 4.2.1 早花表型以及部分表型差异
• 4.2.2 全生育期调查
• 4.2.3 生殖器官发育
• 4.2.4 GLU1对不同光周期处理的反应
• 4.2.5 GLU1对不同春化期处理的反应
• 4.2.6 开花基因的RT-PCR
• 5. 讨论
• 5.1 GLU1基因改变拟南芥维管系统的发育
• 5.2 GLU1基因改变拟南芥的向重力性
• 5.3 β-1，3-葡聚糖酶底物也可以产生生长素效应
• 5.4 生长素运输载体在转录水平没有明显差异
• 5.5 GLU1基因的转入可以导致早花
• 5.6 小结和展望
• 参考文献
• 致谢