水稻光氧化突变体812HS光合特性及其光氧化机制研究

发布时间：2021-05-23 22:56

　　本研究以江苏省农业科学院培育的籼稻两用不育系812S中的1个农艺性状基本一致的叶片光氧化突变株系812HS为材料。江苏地区6月中下旬梅雨连绵,光照较弱,该突变体叶片正常绿色,7月中旬至8月上旬,在梅雨结束后的强烈阳光照射下,812HS叶片出现非常强烈的光氧化伤害,尤其是倒二、倒三叶出现明显的失绿现象,而野生型叶色则正常绿色。基因定位分析发现,该突变基因是位于第4染色体分子标记M22与M102之间约55.42kb区域内的一个新基因,暂命名为LPO1（t）（Leaf photo-oxidation 1）。本研究围绕812HS叶绿体结构和功能的变化,研究叶绿体光能吸收、转化和传递性能,并对整个生长发育时期的生理生化进程、尤其是光氧化发生期的蛋白质组分和转录组学进行了研究,对于阐明水稻叶片光氧化的分子遗传机理和指导水稻耐强光育种具有重要意义。研究结果如下:（1）812HS的表型随着光照强度增加,812HS中的总叶绿素含量逐渐减少,到8月4日,叶绿素含量明显下降,Chla/b值则从6月23日（光氧化尚未发生）开始到8月4日（光氧化现象最明显）逐渐增大,以后逐渐减小。部分遮阴处理显示,在弱光生长条... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
缩略语
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 光氧化对植物影响的研究进展
        1.1.1 植物光氧化概述
        1.1.2 植物光氧化损伤机制
    1.2 光氧化对水稻光合作用的影响
        1.2.1 光氧化对水稻叶片色素含量以及光合速率的影响
        1.2.2 光氧化对水稻叶片PSⅡ结构和电子传递链的影响
        1.2.3 光氧化对水稻叶片早衰的影响
    1.3 水稻对光氧化条件下的防御保护机制
        1.3.1 光呼吸的光保护作用
        1.3.2 依赖于氧还原的Mehler反应与光抑制
        1.3.3 在PSⅡ复合体内的3种光能耗散方式
        1.3.4 抗氧化物酶清除系统
        1.3.5 非酶促性的活性氧清除剂
        1.3.6 形态结构光氧化的光保护机制
    1.4 叶色突变体的应用
        1.4.1 叶色突变体在植物基础研究中的应用
        1.4.2 叶色突变体在生产实践中的应用
    1.5 植物蛋白质组学研究进展
        1.5.1 植物蛋白质组学产生背景
        1.5.2 蛋白质组学的技术
        1.5.3 蛋白质组学在植物科学研究中的应用
    1.6 转录组学研究进展
        1.6.1 转录组学发展进程
        1.6.2 三种常见的测序平台
        1.6.3 二代测序技术在水稻转录组学研究中的应用
    1.7 本研究的目的和意义
第2章 水稻光氧化突变体812HS特征特性
    2.1 材料与方法
        2.1.1 材料及采样
        2.1.2 叶绿素的测定
        2.1.3 叶绿素合成代谢中间产物测定
        2.1.4 叶绿体超微结构的观察
        2.1.5 数据分析
    2.2 结果与分析
        2.2.1 叶色表型的变化
        2.2.2 叶绿素含量的变化
        2.2.3 叶绿素合成代谢中间产物含量比较
        2.2.4 叶绿体超微结构
    2.3 讨论与分析
    2.4 结论
第3章 水稻光氧化突变体812HS光合特性分析
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 光合性能测定
        3.1.3 叶绿素a荧光诱导动力学分析
        3.1.4 叶黄素循环含量测定
        3.1.5 原初光能转化活性测定
        3.1.6 数据分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 光合作用参数的变化特性
        3.2.2 OJIP曲线分析
        3.2.3 PSⅡ受体侧的变化分析
        3.2.4 PSⅡ效率和能量耗散
        3.2.5 PSⅡ性能指标
        3.2.6 叶黄素循环组分含量的变化
        3.2.7 原初光能转化效率
    3.3 讨论与分析
    3.4 结论
第4章 水稻光氧化突变体812HS抗氧化物酶和暗反应酶活分析
    4.1 材料与方法
        4.1.1 O_2·~-和H_2O_2组织化学定位
        4.1.2 O_2·~-产生速率和H_2O_2含量的测定
        4.1.3 粗酶液准备
        4.1.4 MDA含量的测定
        4.1.5 抗氧化物酶活性的测定
        4.1.6 暗反应酶活性的测定
        4.1.7 类囊体膜蛋白复合体亚基的免疫探测
    4.2 结果与分析
        4.2.1 O_2·~-和H_2O_2组织化学定位和含量变化
        4.2.2 MDA含量变化
        4.2.3 抗氧化物酶活性变化
        4.2.4 暗反应关键酶活性变化
        4.2.5 蛋白含量变化
    4.3 讨论与分析
    4.4 结论
第5章 水稻光氧化突变体812HS差异蛋白质组学分析
    5.1 材料与方法
        5.1.1 材料
        5.1.2 蛋白质的提取
        5.1.3 双向电泳
        5.1.4 图像采集与分析
        5.1.5 质谱鉴定
    5.2 结果与分析
        5.2.1 二维电泳图谱分析
        5.2.2 差异蛋白点的质谱鉴定和功能分析
        5.2.3 差异蛋白点的亚细胞定位
    5.3 讨论与分析
    5.4 结论
第6章 水稻光氧化突变体812HS转录组分析
    6.1 材料与方法
        6.1.1 研究材料
        6.1.2 试剂、试剂盒和仪器等实验材料
        6.1.3 试验方法
    6.2 结果与分析
        6.2.1 RNA样品的制备及质量评价
        6.2.2 水稻叶片RNA-Seq测序数据统计与质量评估
        6.2.3 水稻叶片RNA-Seq测序表达差异分析
        6.2.4 基因功能注释
        6.2.5 差异基因的KEGG Pathway生物通路富集分析
        6.2.6 对部分差异表达基因的实时RT-qPCR验证
    6.3 讨论与分析
    6.4 结论
全文结论
本论文创新之处及展望
参考文献
攻读博士学位期间研究成果及获奖情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[3]几种哺乳动物表达序列标签（EST）生物信息学分析[D]. 苏志熙.浙江大学 2006
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硕士论文
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本文编号：3203113