转ChIFN-α基因对百脉根的生长发育影响
本文关键词：转ChIFN-α基因对百脉根的生长发育影响
【摘要】：受体植物正常的生长发育是转基因植物生物反应器利用的基本前提。本论文从农艺性状、组织形态结构、抗寒生理生化指标和生长发育调控相关基因表达变化等方面,对实验室已经获得的T0代鸡α干扰素(ChIFN-α)转基因百脉根牧草的生长特性进行研究,探讨转ChIFN-α基因对受体百脉根的生长发育影响及其影响机制,为ChIFN-α百脉根生物反应器的进一步开发利用奠定基础。主要研究内容和结果如下:1.转ChIFN-α基因百脉根的鉴定。组织化学染色、基因组PCR、RT-PCR以及ELISA检测表明,ChIFN-α基因插入受体百脉根基因组中,并进行正确转录和翻译表达,重组ChIFN-α在转基因(TP)百脉根中的最高含量为0.175μg/kg鲜重。2.转ChIFN-α基因百脉根的农艺性状表现及生长期考察。株高、节间数、生物量、叶形参数、生长季节和花期考察表明,不定根根系形成期间,转基因(TP)百脉根的株高生长比野生型(WT)对照快(p0.05),尤其以水培14d时最为显著;土壤移栽苗的节间数统计表明,TP和WT百脉根在7d-28d生长期内的平均茎节间数间无明显差异;水培5d-15d时,TP与WT百脉根的全株重量差异不显著;夏季6月份的田间生长研究表明,TP与WT植株的叶长、叶宽、叶面积以及叶形指数(长/宽)均无明显差异;在贵阳市花溪区贵州大学转基因植物试验示范基地(东经106°27′-106°52′,北纬26°11′-26°34′)的种植试验表明,TP与WT对照一样,一年四季均无枯草期,但其冬季长势优于WT;TP百脉根始花期早WT 9d,盛花期较WT多11d。3.转ChIFN-α基因百脉根的组织细胞学特征。显微观察发现,TP与WT百脉根在根、茎、叶的表皮、皮层、维管柱、叶肉等结构方面无差异,但其叶髓部和根木质部较WT发达,且其茎表皮细胞小而致密,维管束数目较多。4.转ChIFN-α基因百脉根的光合特性。夏季进行的光合特性分析发现,TP与WT百脉根的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、光合色素、叶绿素a/b等含量,以及净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶片温度等光合参数均无明显差异(p㧐0.05),外源ChIFN-α基因未表现出对受体植株光合性能的影响。5.转ChIFN-α基因百脉根的低温耐受性及其抗寒生理生化机制。4℃低温生长研究表明,TP百脉根具有较好的低温耐受性。进一步研究表明,TP与WT百脉根之间的抗寒保护物质含量和活性存在明显差异,其生长同期的MDA含量比WT低(p0.01),而其SP、SOD、CAT和Pro含量均比WT高(p0.01),TP百脉根通过改善保护物质含量和增强保护酶活性,实现其低温保护活性。6.转ChIFN-α基因百脉根的根系生长发育特性及其调控机制。水培根系生长研究表明,TP百脉根具有根系形成早、生长快和发育好等特点,其生长同期的根系长于WT的(p0.05),尤其是水培15d时最为显著。在0.40 mg/L的IBA生长素水培液中,TP的生根数明显多于WT百脉根(p0.05),外源ChIFN-α基因表达产物可能与IBA协同促进百脉根的根系发育。根系活力分析发现,TP百脉根的同期根系活力较WT强,尤其以水培20d时最为明显。显微观察结果表明,TP百脉根的根原基早WT 3-5d出现。进一步的基因差异表达分析发现,TP百脉根植株中,根原基分化标记基因LRP1,以及不定根生长发育相关基因CKI、IAR1和PIN1在同期的表达量均显著高于WT百脉根(p0.05),TP百脉根通过上调根原基分化以及不定根生长发育基因等分子调控途径,达到对受体植株根系生长发育的促进作用。综上所述,外源ChIFN-α基因的表达,对受体百脉根的节间数、生物量、叶型特征、光合性能等生长、生理特性未产生影响,TP百脉根具有生长较好、根系发达、花期延长以及抗寒性强等优势。研究结果为ChIFN-α百脉根生物反应器的进一步开发应用奠定了基础,并为利用动物基因进行植物发育调控提供一定依据。
【关键词】：鸡α干扰素 百脉根 生长发育 影响机制
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S541.6
【目录】：
- 缩写词7-8
- 摘要8-10
- Abstract10-12
- 第一章 文献综述12-22
- 1 植物的生长发育研究进展12-19
- 1.1 植物生长发育及其调控12-16
- 1.2 植物根系发育及其调控16-19
- 2 外源基因对受体植物的影响研究进展19
- 3 干扰素及其在植物改良中的研究进展19-21
- 3.1 干扰素的研究19-20
- 3.2 干扰素在植物改良中的应用研究20-21
- 4 选题意义与研究目的21-22
- 4.1 选题意义21
- 4.2 研究目的21-22
- 第二章 转ChIFN-α 基因百脉根的鉴定22-31
- 1 材料22-23
- 1.1 实验材料22
- 1.2 主要试剂22-23
- 1.3 主要仪器设备23
- 2 方法23-27
- 2.1 GUS组织化学染色检测23-24
- 2.2 PCR扩增检测24
- 2.3 RT-PCR检测24-25
- 2.4 ELISA定量表达检测25-27
- 3 结果与分析27-29
- 4 讨论29-31
- 第三章 转ChIFN-α 基因百脉根的生长发育特性31-45
- 1 材料31-32
- 1.1 实验材料31
- 1.2 主要试剂31
- 1.3 主要仪器设备31-32
- 2 实验方法32-34
- 2.1 石蜡切片制备和显微观察32-33
- 2.2 株高、节间数和生物量的测定33
- 2.3 叶形特征观察33
- 2.4 不同季节生长情况和花期观察33-34
- 2.5 低温生长性状调查34
- 2.6 不定根长度的测定34
- 2.7 不定根数目的测定34
- 3 结果与分析34-43
- 3.1 转ChIFN-α 基因百脉根的组织细胞学特征34-36
- 3.2 转ChIFN-α 基因百脉根的农艺性状36-39
- 3.3 转ChIFN-α 基因百脉根不同季节生长情况和花期时间39-40
- 3.4 转ChIFN-α 基因百脉根的低温生长情况40-41
- 3.5 转ChIFN-α 基因百脉根的不定根生长情况41-43
- 4 讨论43-45
- 4.1 转ChIFN-α 基因百脉根的生长特性43
- 4.2 转ChIFN-α 基因百脉根的组织发育特性43-44
- 4.3 转ChIFN-α 基因百脉根的根系发育情况44-45
- 第四章 转ChIFN-α 基因对百脉根生长发育的影响机制分析45-60
- 1 材料45-46
- 1.1 实验材料45
- 1.2 主要试剂45
- 1.3 主要仪器设备45-46
- 2 方法46-49
- 2.1 叶绿素含量测定46
- 2.2 光合指标测定46
- 2.3 可溶性蛋白含量测定46-47
- 2.4 丙二醛含量测定47
- 2.5 超氧化物歧化酶活性测定47
- 2.6 过氧化氢酶活性测定47
- 2.7 脯氨酸含量测定47-48
- 2.8 根系活力测定48
- 2.9 根原基形成观察48
- 2.10 LRP1、CKI、IAR1、PIN1的Real-time检测48-49
- 3 结果与分析49-57
- 3.1 转ChIFN-α 基因百脉根的叶绿素含量49-50
- 3.2 转ChIFN-α 基因百脉根的光合特性50-51
- 3.3 转ChIFN-α 基因百脉根的低温保护物质变化51-54
- 3.4 转ChIFN-α 基因百脉根的根系活力54-55
- 3.5 转ChIFN-α 基因百脉根根原基的发生情况55-56
- 3.6 不定根形成及发育相关基因的差异表达情况56-57
- 4 讨论57-60
- 4.1 转ChIFN-α 基因百脉根的光合性能57-58
- 4.2 转ChIFN-α 基因百脉根的低温生长保护机制58
- 4.3 转ChIFN-α 基因百脉根根系发育的分子调控机制58-60
- 第五章 总结60-62
- 5.1 结论60
- 5.2 研究创新60
- 5.3 展望60-62
- 致谢62-63
- 参考文献63-73
- 附录73-74
- 声明74-75
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，本文编号：520643
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