MIR156调控植物镉胁迫耐受机制研究及应用

发布时间：2021-05-18 09:52

　　利用植物修复土壤污染是一种新兴的环境生物技术,其研究的基础是超积累植物（hyperaccumulator）的发现和应用,但超积累植物大都具有生物量相对较小、根系不够发达等缺陷,不能投入到大型生产实践中。MIR156作为植物生长发育的重要调控因子,可以调控植物生长周期、生物量及根系发育等。本研究首先以拟南芥为试验材料,采用基因敲除和过表达技术,产生过表达MIR156拟南芥植株（35S::MIR1564）和MIM156敲除拟南芥植株（Ubi10::MIM156）,并研究它们对Cd胁迫的耐受表型及耐受机制。然后,选择镉超累积植物伴矿景天,开展MIR156调控植物镉胁迫耐受机制研究成果的应用,即在伴矿景天愈伤组织上,进行MIR156的过表达和敲除,以探究MIR156-SPLs网络途径调控下植物相关镉耐受和富集差异,解析MIR156-SPLs信号途径改良伴矿景天的可行性。主要结论如下:（1）拟南芥植株真叶长出后转基因植株与野生型植株表型逐渐表现出不同,35S::MIR156A叶片发生速率明显快于WT,并且下表皮毛发生显著晚于WT,叶片较圆缺刻少,开花延迟。Ubi10::MIM156表现出快速成熟... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要缩略词
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 镉污染对植物的影响
        1.2.1 土壤重金属污染
        1.2.2 重金属Cd对植物的毒害作用
        1.2.3 植物在镉胁迫下降低毒害的耐性机理
        1.2.4 植物螯合态金属转运体通过液泡隔离完成重金属解毒
        1.2.5 植物对重金属的长距离运输机制
        1.2.6 镉转录调节植物体基因表达
    1.3 植物MicroRNAs
        1.3.1 MIRNA的特点与形成机制
        1.3.2 MIRNA的作用机制
        1.3.3 MIRNA对植物逆境胁迫的调控
    1.4 植物修复技术与镉超积累植物伴矿景天
        1.4.1 伴矿景天的解毒作用机制
        1.4.2 重金属吸收效率的优化
    1.5 研究内容
    1.6 技术路线图
2 拟南芥MIR156过表达、敲除转基因载体构建及表型分析
    2.1 引言
    2.2 试验材料
        2.2.1 拟南芥材料
        2.2.2 细菌菌株与质粒载体
        2.2.3 酶及生化试剂
        2.2.4 主要仪器和设备
        2.2.5 引物序列
    2.3 试验方法
        2.3.1 目的基因克隆
        2.3.2 超表达载体的构建
        2.3.3 35S::MIR156A及Ubi10::MIM156表达载体的遗传转化
        2.3.4 植株表型观察
    2.4 结果与分析
        2.4.1 目的基因的克隆
        2.4.2 超表达载体的构建
        2.4.3 35S::MIR156A及Ubi10::MIM156表达载体的遗传转化
        2.4.4 WT、35S::MIR156A及Ubi10::MIM156植株表型分析
    2.5 本章小结
3 MIR156调控拟南芥镉胁迫耐受机制研究
    3.1 引言
    3.2 试验材料
        3.2.1 WT、35S::MIR156A及Ubi10::MIM156材料
        3.2.2 主要试剂及溶液配方
        3.2.3 主要仪器和设备
    3.3 试验方法
        3.3.1 拟南芥水培条件下的镉胁迫处理
        3.3.2 叶绿素含量测定
        3.3.3 抗氧化酶活性测定
        3.3.4 镉转运子编码基因表达检测
    3.4 结果与分析
        3.4.1 硫酸镉浓度及处理时间
        3.4.2 拟南芥在镉胁迫处理下的损伤表型分级
        3.4.3 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A镉胁迫处理下的损伤表型分析
        3.4.4 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A镉胁迫处理下的损伤分级统计
        3.4.5 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A叶绿素含量的测定
        3.4.6 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A的镉吸收积累
        3.4.7 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A在镉胁迫处理下相关生理指标测定
        3.4.8 WT、Ubi10::MIM156和35S::MIR156A镉转运相关基因的表达差异
        3.4.9 MIR156调控拟南芥根系发育及与镉吸收相关性分析
    3.5 本章小结
4 伴矿景天再生体系的建立
    4.1 引言
    4.2 试验材料
        4.2.1 伴矿景天材料
        4.2.2 主要仪器及试剂
    4.3 实验方法
        4.3.1 培养条件
        4.3.2 统计方法
        4.3.3 愈伤组织的诱导
        4.3.4 愈伤组织增殖培养
        4.3.5 愈伤组织分化
        4.3.6 芽的增殖培养
        4.3.7 生根及壮苗培养
    4.4 结果与分析
        4.4.1 愈伤组织的诱导和增殖
        4.4.2 愈伤组织芽的诱导
        4.4.3 芽的增殖培养
        4.4.4 生根及壮苗培养
    4.5 本章小结
5 MIR156影响伴矿景天对Cd的耐受性
    5.1 引言
    5.2 试验材料
        5.2.1 植物材料
        5.2.2 质粒表达载体与菌株
        5.2.3 酶及生化试剂
        5.2.4 引物序列
        5.2.5 主要仪器及和设备
    5.3 试验方法
        5.3.1 目的基因的克隆
        5.3.2 植物表达载体的构建
        5.3.3 伴矿景天遗传转化中抗生素的敏感性实验
        5.3.4 伴矿景天转基因
        5.3.5 Cd处理转基因伴矿景天愈伤组织
    5.4 结果与分析
        5.4.1 拟南芥MIR156a和MIM156的克隆
        5.4.2 植物表达载体构建
        5.4.3 卡那霉素和G418对伴矿景天愈伤组织生长的影响
        5.4.4 伴矿景天转基因
        5.4.5 Cd处理转基因伴矿景天愈伤组织
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]TDZ和暗培养对蝴蝶兰叶片不定芽发生的影响[J]. 陆顺教,易双双,任羽,冷青云,黄少华.  热带农业科学. 2015(07)
[2]红星梨叶片不定梢诱导及增殖培养[J]. 苏艳丽,田鹏,魏闻东.  经济林研究. 2015(01)
[3]东南景天耐镉相关基因SaFer的克隆与功能初步分析[J]. 赵婷,韩小娇,刘明英,乔桂荣,蒋晶,姜彦成,卓仁英.  浙江农林大学学报. 2015(01)
[4]海州香薷根细胞壁对铜的吸附固定机制研究[J]. 刘婷婷,彭程,王梦,段德超,施积炎.  环境科学学报. 2014(02)
[5]玫瑰叶片直接再生及其影响因素[J]. 邢文,包颖,丁萌,傅小鹏,包满珠,宁国贵.  华中农业大学学报. 2014(01)
[6]MicroRNA在调节植物生长发育和逆境胁迫中的作用[J]. 安凤霞,梁艳,曲彦婷,李富恒.  植物生理学报. 2013(04)
[7]MicroRNA在植物营养胁迫中的作用[J]. 范鹏珍,李玉花,周波.  植物生理学报. 2012(07)
[8]矿山型东南景天cDNA表达文库构建与耐镉基因筛选[J]. 刘明英,乔桂荣,蒋晶,邱文敏,卓仁英.  林业科学研究. 2012(03)
[9]黄金梨叶片再生体系建立研究[J]. 陶爱群,尹婷,谢深喜.  湖南农业科学. 2012(05)
[10]黑莓品种‘Arapaho’离体叶片不定芽诱导影响因素分析及再生体系建立[J]. 王鲁北,张春红,王小敏,吴文龙,李维林.  植物资源与环境学报. 2012(01)

博士论文
[1]超积累东南景天（Sedum alfredii Hance）对重金属（Zn/Cd/Pb）的解毒机制[D]. 田生科.浙江大学 2010
[2]镉超积累植物东南景天谷胱甘肽代谢特征及比较蛋白质组学研究[D]. 金晓芬.浙江大学 2008
[3]东南景天锌超积累过程中基因表达差异的cDNA-AFLP分析[D]. 晁岳恩.浙江大学 2008

硕士论文
[1]镉超富集植物伴矿景天基因SpHMA2功能分析[D]. 李盛.山西农业大学 2013
[2]东南景天植株的再生及其愈伤组织对镉的富集[D]. 赵素娟.华中师范大学 2009



本文编号：3193585