矮牵牛SOC1类基因对叶绿体形成与耐热性的影响

发布时间：2020-06-29 19:40

【摘要】：SOC1是开花途径的整合因子,对此已有诸多研究,它受四条途径的调控,共同调控开花时间和开花模式。本实验前期研究中,矮牵牛SOC1-like基因FBP21和FBP22,异源转化烟草后可以使转基因烟草提前开花,经过高温处理后,FBP21单转烟草和FBP21*22双转烟草的花瓣转变为明显的绿色。通过花瓣中物质含量的测定,超微结构观测及转录组测序等分析,证明FBP21和FBP22基因不仅能调节花期,还能影响叶绿体发育及叶绿素合成,进而改变花色。在此基础上,本研究以烟草和矮牵牛为材料,进一步验证目的基因对叶绿体形成的影响,同时对目的基因在植物光合作用及抗热性方面展开研究。主要结果如下:一.SOC1类基因影响叶绿体形成的研究。1.利用western blot检测光合相关蛋白积累量。在叶片中无明显差异;在高温条件下FBP21单转烟草花瓣和FBP21*22双转烟草花瓣中都产生较多的蛋白积累,且FBP21*22双转烟草花瓣中蛋白的积累更为丰富。表明高温促进转基因烟草花瓣中光合蛋白积累,光合相关基因表达量上升,提高了光合效率。同时,对转基因烟草叶片进行超微结构观测。常温条件下FBP21*22双转烟草叶片中的叶绿体数目相比野生型烟草显著增多;形态上,常温条件下FBP21*22双转烟草叶片的叶绿体结构颜色更深,基粒结构更为清晰、紧密,高温处理后野生型烟草叶片叶绿体基质中的淀粉粒体积远大于FBP21*22双转烟草。也对在常温及高温条件下的野生型烟草、FBP21*22双转烟草的叶片进行转录组分析,发现常温条件下FBP21*22双转烟草在蛋白合成、转运,光合作用等相关基因表达量方面较对照显著增强。2.观测对照GFP烟草和FBP21转GFP烟草的叶绿体形态及数目变化。叶片中没有发现明显差异;而经过高温处理后,FBP21转GFP烟草的绿色花瓣中出现了强烈的叶绿体荧光信号,产生了大量圆球状的结构,推测为未发育完全的叶绿体。同时,利用活体成像系统观察叶片荧光信号,发现高温处理后FBP21转GFP烟草叶片的荧光信号强度最为强烈。3.FBP21基因同源转化矮牵牛获得阳性植株,进行温度处理。发现FBP21转基因矮牵牛并没有如烟草花瓣表型明显,只有一株花瓣有部分变绿。二.SOC1类基因在烟草不同时期的耐热性研究。高温胁迫下,与野生型烟草相比,转基因烟草幼苗和成苗会产生更多的可溶性蛋白和可溶性糖,也有较高的最大光化学效率。因此,过表达FBP21能够增强转基因烟草在不同时期的高温抗性。综上所述,FBP21基因过表达,促进了烟草花瓣和叶片中叶绿体形成及光合作用,也增强了转基因烟草的耐热性。同时,也需对FBP21转基因矮牵牛进行更深入研究。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S681.9
【图文】：

转基因烟草,常温,花色,烟草

2.1 FBP21 转基因烟草对叶绿体形成研究2.1.1 转基因烟草花色统计和光合作用分析我们的观察结果发现 FBP21 单转烟草和 FBP21*22 双转烟草不仅出现早花表型其花色也发生改变，在温度较高的环境中花色变化更为明显。在 40oC 高温环境下FBP21 单转烟草和 FBP21*22 双转烟草的花瓣转变为绿色，由于植株生长状态、处理时间的不同，导致不同植株花色变绿的程度也略有差异。在常温环境中，野生型烟草与转基因烟草花瓣均为红色，颜色深浅随环境变化略有差异。经高温处理花芽逐渐展开后，统计各株系花瓣颜色转变情况。共统计三株野生型烟草 16 朵花，花色均出现不同程度变淡，花色接近白色；三株 FBP21 单转烟草 18 朵花，几乎所有花的花瓣只在边缘尖部泛绿；三株 FBP21*22 双转烟草 2朵花，花色均出现明显变化，其中 80%整个花瓣都呈现翠绿色，20%在绿色基调中有一圈红晕。同时 FBP21*22 双转烟草花瓣与对照明显不同，花瓣略微卷曲、褶皱。

烟草,光合效率,花瓣,野生型

矮牵牛 SOC1 类基因对叶绿体形成及耐热性的影响测定高温处理下的野生型烟草和 FBP21*22 双转烟草花瓣的最大光合效Fv/Fm）。如图 2-3 发现高温情况下三朵野生型烟草花瓣中均无 Fv/Fm 比值，在野生型烟草花瓣中没有光合反应发生。而在两朵 FBP21*22 双转烟草的绿色中都有较高的 Fv/Fm 比值，分别为 0.55 和 0.64，说明 FBP21*22 双转烟草经高件处理后，在其绿色花瓣中产生了叶绿体结构，有发生光合反应。

【相似文献】