GmBRI1和GmCPD基因的克隆及在大豆开花过程中的功能研究

发布时间：2023-01-04 10:49

　　随着人口的快速增长，全世界的粮食安全面临严峻挑战。要使作物产量大幅度提高，必须对产量赖以形成的植物总体的生长发育状况进行重大调控。因此，更多研究开始关注控制或影响植物生长发育和产量形成的物质——植物激素。油菜素内酯是第六大植物激素，参与调控植物生长发育的多个方面，其对株型、产量和花期的调控尤其被世人关注。对油菜素内酯信号转导途径和生物合成途径的关键基因进行遗传操作，是改造植物株型和生育期，挖掘作物高产潜能的有力途径。大豆作为世界上最为重要的油料作物和高蛋白粮食作物，直被倒伏和生育期复杂所困扰。以往育种者通过常规育种手段改良株型及生育期性状，但随着近年来生物技术的迅猛发展，尤其是系列油菜素内酯相关基因的发现，使通过分子手段设计和改造作物株型与生育期成为可能。虽然油菜素内酯相关基因在多种物种中的研究取得了突破性进展，但大豆中的研究却非常有限。本研究是首次在大豆中克隆获得油菜素内酯相关基因GmBRI1和GmCPD，其在株型构建和开花时间调节方面的重要功能为通过分子操作调控株型和花期性状，培育高产大豆品种创造了条件。本实验对油菜素内酯相关基因GmBRI1和GmCPD进行了克隆及功能验证，并对其... 

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
中英文缩略语表
第1章 前言
    1.1 油菜素内酯生物途径及其生理作用
        1.1.1 油菜素内酯信号转导途径
        1.1.2 油菜素内酯合成途径
        1.1.3 油菜素内酯的生理作用
    1.2 植物开花的分子机制研究进展
        1.2.1 四大开花途径
        1.2.2 光周期途径分子机制
    1.3 油菜素内酯相关基因与开花调控
        1.3.1 BRI1 基因的研究进展及其与开花时间的关系
        1.3.2 CPD 基因的研究进展及其与开花时间的关系
    1.4 本研究的目的和意义
第2章 GmBRI1 基因和 4 个 GmCPD 同源基因的克隆及生物信息学分析
    2.1 材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株
        2.1.3 酶及试剂
        2.1.4 引物
        2.1.5 主要仪器设备
    2.2 方法
        2.2.1 DNA 提取
        2.2.2 Trizol 法提取植物总 RNA
        2.2.3 cDNA 的合成
        2.2.4 GmBRI1/ GmCPD 基因的 PCR 扩增
        2.2.5 PCR 产物回收
        2.2.6 回收产物连接 T 载体
        2.2.7 冻融法转化大肠杆菌 DH5α感受态细胞
        2.2.8 生物信息学分析
    2.3 结果
        2.3.1 GmBRI1 基因的克隆
        2.3.2 GmBRI1 基因的生物信息学分析
        2.3.3 GmCPD 基因的克隆
        2.3.4 GmCPD 基因的生物信息学分析
    2.4 讨论
    2.5 小结
第3章 GmBRI1 和 4 个 GmCPD 同源基因在大豆中的表达模式分析
    3.1 材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 试剂
        3.1.3 引物
        3.1.4 主要仪器设备
    3.2 方法
        3.2.1 材料种植与取样
        3.2.2 Trizol 法提取植物总 RNA
        3.2.3 cDNA 的合成
        3.2.4 荧光实时定量 PCR
    3.3 结果
        3.3.1 在大豆不同组织中的表达
        3.3.2 外源 BR 处理下基因的表达
    3.4 讨论
    3.5 小结
第4章 GmBRI1 和 4 个 GmCPD 同源基因的功能分析
    4.1 材料
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 菌株
        4.1.3 酶及试剂
        4.1.4 引物及序列
        4.1.5 主要仪器设备
    4.2 方法
        4.2.1 质粒的提取
        4.2.2 Xbal I 和 Kpn I / Sac I 双酶切
        4.2.3 酶切产物回收
        4.2.4 用 T4 连接酶连接目的基因与载体
        4.2.5 GV3101 根癌农杆菌感受态细胞的制备
        4.2.6 电击法转化 GV3101 感受态细胞
        4.2.7 蘸花法转化拟南芥
        4.2.8 Trizol 法提取植物总 RNA
        4.2.9 cDNA 的合成
        4.2.10 PCR 反应验证基因表达
        4.2.11 拟南芥的处理及培养
        4.2.12 数据的测量与分析
    4.3 结果
        4.3.1 转基因拟南芥的获得与鉴定
        4.3.2 GmBRI1 基因的表达恢复了拟南芥突变体 bri1-5 的表型
        4.3.3 GmBRI1 基因在 bri1-5 中的表达修复了 BR 信号通路
        4.3.4 GmCPD 基因的表达恢复了拟南芥突变体 cpd-91 的表型
        4.3.5 GmCPD 基因在 cpd-91 中的表达修复了 BR 合成途径
    4.4 讨论
    4.5 小结
第5章 GmBRI1 和 4 个 GmCPD 同源基因与开花的关系
    5.1 材料
        5.1.1 植物材料
        5.1.2 试剂
        5.1.3 引物
        5.1.4 主要仪器设备
    5.2 方法
        5.2.1 Trizol 法提取植物总 RNA
        5.2.2 cDNA 的合成
        5.2.3 荧光实时定量 PCR
    5.3 结果
        5.3.1 对拟南芥开花的影响
        5.3.2 在大豆开花逆转系统中的表达
        5.3.3 在不同光周期敏感性大豆品种中的表达
    5.4 讨论
    5.5 小结
第6章 GmBRI1 和 4 个 GmCPD 同源基因在 GmFT2a 转基因大豆中的表达分析
    6.1 材料
        6.1.1 植物材料
        6.1.2 菌种
        6.1.3 试剂
        6.1.4 引物
        6.1.5 主要仪器设备
    6.2 方法
        6.2.1 质粒的提取
        6.2.2 PCR 反应
        6.2.3 Xbal I 和 Sac I 双酶切
        6.2.4 用 T4 连接酶连接目的基因与载体
        6.2.5 EHA101 根癌农杆菌感受态细胞的制备
        6.2.6 电击法转化 EHA101 感受态细胞
        6.2.7 根癌农杆菌介导的的大豆子叶节转化法
        6.2.8 Trizol 法提取植物总 RNA
        6.2.9 cDNA 的合成
        6.2.10 荧光实时定量 PCR
    6.3 结果
        6.3.1 GmFT2a 转基因大豆植株的获得
        6.3.2 GmBRI1 和 4 个 GmCPD 同源基因在转基因植株中的表达
    6.4 讨论
    6.5 小结
结论
参考文献
附录
作者简介及科研成果
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆品种自贡冬豆花芽分化及开花逆转过程的形态解剖学研究(英文)[J]. 李晓梅,吴存祥,马启彬,张胜,李春林,张新英,韩天富.  作物学报. 2005(11)
[2]植物开花逆转研究进展[J]. 吴存祥,韩天富.  植物学通报. 2002(05)

硕士论文
[1]大豆开花逆转现象的研究[D]. 吴存祥.东北农业大学 2000



本文编号：3727638