独脚金内酯在缺磷条件下影响菊花侧枝伸长的研究

发布时间：2017-05-19 02:13

  本文关键词：独脚金内酯在缺磷条件下影响菊花侧枝伸长的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：菊花‘神马’(Dendranthema grandiflorum cv.'Jinba')的分枝由营养生长时期的腋芽伸长形成。植物的腋芽伸长受到内源与外源信号调控。对于腋芽伸长来说,腋芽部位接受信号,并表现出继续休眠或休眠解除形成分枝。营养元素如氮、磷对腋芽伸长具有调控作用。根系是感受土壤或水培液中营养亏缺与否的器官。而长距离运输信号是参与根系接受外部刺激后,信号传导至地上部的这一过程。独脚金内酯作为一个重要的长距离运输信号,其积累量在多种植物中证明与土壤磷元素水平相关。然而,在菊花中,独脚金内酯(Strigolactone, SL)被认为只有在顶端生长素源存在的情况下,才会对腋芽伸长发挥抑制功能。同时,磷元素亏缺也会对植物生长素水平与敏感度产生影响。三者之间的调控机制尚不清楚。本研究对上述调控机制进行探究,结果表明：1.从菊花中可分离到菊花SL合成基因DgCCD7的两个可变剪接体,证明该基因功能保守,属于拟南芥MAX3的同源基因,参与菊花SL的合成,调控菊花侧枝发育；表达分析表明,菊花DgCCD7主要在主茎与茎尖中表达。SL途径在植物中具有保守性。2.菊花茎上部腋芽的伸长主要与腋芽至顶端距离有关。菊花在缺磷条件下,主茎上全部腋芽的伸长被抑制,株型紧凑。3.菊花在缺磷条件下,生长素在主茎中重新分布；同时,根系分泌的SL以及内源SL积累量均显著增加；菊花三种SL,在菊花植株内均呈梯度分布：根系茎基部茎上部。4.菊花的SL途径在缺磷条件下被显著诱导：添加磷元素,迅速抑制菊花根部的SL合成基因DgCCD7/8的表达；在地上部腋芽部位,SL信号转导基因DgMAX2表达在第6h时受到缺磷的强烈诱导；腋芽伸长抑制信号整合基因DgBRCl的表达在1h内,就被缺磷迅速诱导,可见缺磷会产生更为迅速响应的抑制腋芽伸长的信号,传导至地上部,在腋芽中对其伸长发挥抑制作用。5.菊花双芽茎段体系的实验表明,缺磷对腋芽伸长的抑制作用属于推迟腋芽伸长,这一作用只有在顶端生长素存在的情况下才会表现出来；同时,腋芽处SL合成途径会对缺磷做出响应。综上所述,菊花内源独脚金内酯(SL),作为长距离信号,参与缺磷对菊花腋芽伸长抑制过程；这一过程依赖于极性运输生长素流的存在；同时,这一过程还有很多其他的信号参与响应。此外,缺磷会刺激腋芽局部SL的合成,而这一刺激机制尚不明确。
【关键词】：独脚金内酯(SL) 缺磷 生长素 菊花腋芽伸长 局部调控 系统调控
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S682.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 缩略词表7-11
• 第一章 文献综述11-23
• 1.1 植物激素与腋芽伸长11-19
• 1.1.1 生长素11-13
• 1.1.2 细胞分裂素13
• 1.1.3 独脚金内酯13-18
• 1.1.4 生长素与独脚金内醋的相互调控18-19
• 1.2 环境因子与腋芽伸长19-20
• 1.2.1 光19-20
• 1.2.2 营养元素20
• 1.3 腋芽对各信号的响应20-22
• 1.4 本研究的目的与意义22-23
• 第二章 缺磷对菊花腋芽伸长及生长素分布、内源独脚金内酯含量与分布的调节分析23-34
• 2.1 材料与方法23-26
• 2.1.1 菊花材料及准备23
• 2.1.2 菊花水培体系建立23-24
• 2.1.3 菊花侧枝伸长特性的观察24
• 2.1.4 Split plate system检测离体腋芽伸长24
• 2.1.5 腋芽伸长测量24
• 2.1.6 酶联免疫法对生长素的测定24
• 2.1.7 菊花根系分泌液的收集与SL的提取纯化24-25
• 2.1.8 菊花组织材料中SL的提取纯化25
• 2.1.9 质谱方法与液相方法的建立25
• 2.1.10 菊花SL定量25-26
• 2.2 结果与分析26-33
• 2.2.1 缺磷对菊花地上部生长的影响26-28
• 2.2.2 缺磷对菊花茎中生长素分布的影响28-30
• 2.2.3 缺磷对菊花相邻腋芽竞争性的影响30
• 2.2.4 菊花基部腋芽与上部腋芽伸长特性探究30-31
• 2.2.5 缺磷对菊花根系独脚金内酯分泌的影响31-32
• 2.2.6 缺磷对菊花独脚金内酯植株分布的影响32-33
• 2.3 讨论33-34
• 第三章 菊花独脚金内酯合成基因DgCCD7的分离与功能鉴定34-62
• 3.1 材料与方法34-47
• 3.1.1 植物材料的准备34
• 3.1.2 菊花总RNA提取34
• 3.1.3 菊花DNA提取34-35
• 3.1.4 DgCCD7基因克隆35-40
• 3.1.5 实时定量RealTime PCR检测40-41
• 3.1.6 构建DgCCD7a和DgCCD7b基因表达载体以及表达载体引物41-42
• 3.1.7 DgCCD7a和DgCCD7b原核表达42
• 3.1.8 蛋白聚丙烯酰胺凝胶电泳42-43
• 3.1.9 DgCCD7蛋白亚细胞定位43-44
• 3.1.10 拟南芥转化与纯合株系筛选44
• 3.1.11 外源生长素和GR24对菊花腋芽的调节及DgCCD7的响应44-45
• 3.1.12 DgCCD7启动子克隆与元件分析45
• 3.1.13 拟南芥原生质体提取与转化45-46
• 3.1.14 原生质体GUS提取和活性测定46
• 3.1.15 烟草瞬时表达46
• 3.1.16 蛋白含量测定46-47
• 3.1.17 GUS染色47
• 3.2 结果与分析47-59
• 3.2.1 DgCCD7的克隆与功能分析47-49
• 3.2.2 菊花DgCCD7s亚细胞定位49-50
• 3.2.3 菊花DgCCD7s原核表达与底物降解50-51
• 3.2.4 菊花DgCCD7s的功能分析51-52
• 3.2.5 菊花DgCCD7基因的组织特异表达52-53
• 3.2.6 菊花DgCCD7的对生长素的响应53-55
• 3.2.7 菊花DgCCD7启动子序列分析55-57
• 3.2.8 菊花DgCCD7启动子与DgCCD8启动子序列共分析57-59
• 3.3 讨论59-62
• 第四章 缺磷对菊花SL合成与信号转导途径的调节分析62-74
• 4.1 材料与方法62-64
• 4.1.1 菊花材料的准备62
• 4.1.2 菊花水培体系建立62
• 4.1.3 改良Split plate system建立以及菊花茎段缺磷处理62-63
• 4.1.4 腋芽伸长测量63
• 4.1.5 菊花总RNA提取63
• 4.1.6 实时定量RealTime PCR检测63-64
• 4.2 结果与分析64-73
• 4.2.1 根部DgCCD7与DgCCD8对磷的响应64-65
• 4.2.2 菊花茎节(腋芽)部位SL途径对磷缺乏与磷恢复的响应65-67
• 4.2.3 菊花根系以及茎节间部位SL合成途径对磷缺乏与磷恢复的响应67-68
• 4.2.4 菊花主茎中PIN1对磷缺乏与磷恢复的响应68-69
• 4.2.5 SL途径对磷与顶端生长素的响应69-73
• 4.3 讨论73-74
• 第五章 结论74-75
• 第六章 参考文献75-81
• 附表81-82
• 致谢82-83
• 个人简介83

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本文编号：377582