DgD14和DgD27基因对菊花侧枝发育的调控

发布时间：2017-08-22 01:34

  本文关键词：DgD14和DgD27基因对菊花侧枝发育的调控

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【摘要】：侧枝在植物形态建成中发挥了重要的作用,并且可以对外界环境胁迫作出迅速响应。生长素和独脚金内酯(SLs)抑制侧枝发育,细胞分裂素(CKs)促进侧枝发育,三者相互作用形成一个反馈平衡网来调节侧枝发育。SLs可以响应外界环境因素比如缺磷(P)和低氮(N),进而调节侧枝发育和形态建成。近几年来,我们对菊花SLs途径进行了初步研究,但是,SLs途径调控菊花侧枝发育,以及如何响应外界环境因素尤其是元素缺失来调控侧枝发育的机制尚不清楚。本研究以菊花‘神马’为主要材料,研究了DgD14基因和DgD27基因在菊花侧枝发育中的作用,以及如何响应外界环境因素来调节侧枝发育。主要研究结果如下：1)为了分析SLs信号途径D14基因在菊花侧枝发育中的作用,同源克隆了菊花DgDl4基因,并对其功能进行了分析。结果发现,DgD14基因编码的蛋白属于α/β-折叠水解酶超家族：获得了1588bp的启动子序列,包含ABA和GA响应元件；亚细胞定位表明,DgD14基因定位在细胞核里；部位表达分析表明,DgD14基因在茎中表达最强,而在根中表达最弱；DgD14基因能够互补拟南芥突变体d14-1的表型；菊花茎段试验表明,DgDl4基因能够受到生长素的诱导,并且存在反馈调节；去顶能够下调基因的表达,但这种作用可以被施加的外源生长素所恢复；菊花地上部和地下部DgD14基因都可以快速响应缺P处理,而在低N处理时芽和茎中的DgD14基因响应很平缓；低N处理中植株地上部P含量减少不明显,地下部减少明显；此外,缺P和低N处理降低了植株体内的N含量,并且负向调控了植株生长：鲜重(FW)降低,侧枝数减少,主根长度增加。菊花地上部的P含量与N元素不能直接诱导植株芽和茎内DgDl4基因的表达有着密切的关系。上述结果表明,DgD14基因在调控菊花侧枝发育方面起到了重要作用。2)为了分析SLs合成途径D27基因在菊花侧枝发育中的作用,同源克隆了菊花DgD27基因,并对其功能进行了分析。结果发现,DgD27基因编码一类新的含铁蛋白；获得了1580bp的启动子序列；亚细胞定位表明,DgD27基因定位在叶绿体里；部位表达分析表明,DgD27基因在茎中表达最强,而在叶和叶柄表达最弱；DgD27基因能够互补拟南芥突变体d27-1的表型；菊花茎段试验表明,DgD27基因能够受到生长素的诱导,并且存在反馈调节；喷施激素试验表明,菊花DgD27基因在芽和茎内能够响应CKs和GA处理,而对IAA响应不显著；暗处理试验表明,暗处理负向调控植株生长,在芽内降低了基因表达；去顶能够下调基因的表达,但这种作用可以被施加的外源生长素所恢复；无论是地上部还是地下部DgD27基因都可以快速响应缺P处理,而在低N处理时芽、茎和根中的DgD27基因响应很平缓,芽中的DgBRCl基因响应很平缓,证明N元素没有通过SLs途径调控侧枝发育。缺P和低N处理引起菊花响应的激素种类不同。在侧芽里,缺P处理引起了IAA、ZR和ABA变化,低N则引起了IAA和ABA的变化,但两种处理都没有引起GA的变化。此外,将DgD27基因过表达转入菊花中,初步得到了转基因植株。上述结果表明,DgD27基因在能够响应外界因素进而调控菊花侧枝发育。综上所述,DgD14基因和DgD27基因在菊花侧枝发育起到了的重要作用,并且可以响应外界环境因素光、P元素、N元素等来调节菊花侧枝发育。
【关键词】：菊花 侧枝 DgD14 DgD27 光 缺磷 低氮
【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
• Abstract6-8
• 英文缩写符号及中英文对照表8-13
• 第一章 植物分枝影响因素文献综述13-29
• 1.1 环境因素14
• 1.2 植物激素14-21
• 1.2.1 生长素14-15
• 1.2.2 细胞分裂素15
• 1.2.3 独脚金内酯15-21
• 1.2.4 其他类激素21
• 1.3 SL和激素之间的互作21-23
• 1.3.1 生长素和细胞分裂素21
• 1.3.2 生长素和独脚金内酯21-22
• 1.3.3 独脚金内酯和细胞分裂素22-23
• 1.4 营养因素23-27
• 1.4.1 蔗糖24
• 1.4.2 磷元素24-27
• 1.4.3 氮元素27
• 1.5 菊花侧枝研究进展27-28
• 1.6 本试验目的和意义28-29
• 第二章 DgD14基因在菊花侧枝发育中的功能分析29-55
• 2.1 引言29-30
• 2.2 材料与方法30-37
• 2.2.1 植物材料30
• 2.2.2 激素和抗生素配制30
• 2.2.3 目的基因DgD14的克隆30-31
• 2.2.4 启动子克隆31-32
• 2.2.5 植物表达载体的构建32
• 2.2.6 烟草瞬时表达32
• 2.2.7 亚细胞定位32-33
• 2.2.8 拟南芥的遗传转化33
• 2.2.9 双芽茎段系统处理33-34
• 2.2.10 激素处理34
• 2.2.11 去顶试验和去顶施加NAA试验34
• 2.2.12 荧光定量PCR分析(qRT-PCR)34-35
• 2.2.13 植株水培35-36
• 2.2.14 植株表型测定36
• 2.2.15 植物元素分析36
• 2.2.16 数据分析36
• 2.2.17 引物序列36-37
• 2.3 结果与分析37-52
• 2.3.1 DgD14基因的克隆37-39
• 2.3.2 DgD14基因的启动子克隆39-40
• 2.3.3 DgD14基因的组织表达特异性40-41
• 2.3.4 DgD14基因的亚细胞定位41-42
• 2.3.5 DgD14基因的功能分析42-43
• 2.3.6 生长素对DgD14基因表达的诱导43
• 2.3.7 DgD14基因表达的反馈调节43-44
• 2.3.8 DgD14基因对喷施激素处理的响应44-46
• 2.3.9 DgD14基因对顶端优势的响应46-47
• 2.3.10 DgD14基因对缺P处理的响应47-49
• 2.3.11 DgD14基因对低N处理的响应49-50
• 2.3.12 植株体内P含量对缺P和低N的响应50-52
• 2.4 讨论52-55
• 第三章 DgD27基因在菊花侧枝发育中的功能分析55-81
• 3.1 引言55-56
• 3.2 材料与方法56-59
• 3.2.1 植物材料56
• 3.2.2 激素和抗生素配制56
• 3.2.3 目的基因克隆56
• 3.2.4 启动子克隆56
• 3.2.5 植物表达载体的构建56
• 3.2.6 烟草瞬时表达56
• 3.2.7 亚细胞定位56
• 3.2.8 拟南芥的遗传转化56-57
• 3.2.9 双芽茎段系统处理57
• 3.2.10 激素处理57
• 3.2.11 光/暗处理57
• 3.2.12 去顶试验和去顶施加NAA试验57
• 3.2.13 荧光定量PCR分析(qRT-PCR)57
• 3.2.14 植株水培57
• 3.2.15 植株激素含量测定57
• 3.2.16 植物转基因研究57-58
• 3.2.17 数据分析58
• 3.2.18 引物序列58-59
• 3.3 结果与分析59-78
• 3.3.1 DgD27基因的克隆59-61
• 3.3.2 DgD27基因的启动子克隆61-62
• 3.3.3 DgD27基因的组织表达特异性62-63
• 3.3.4 DgD27基因的亚细胞定位63-64
• 3.3.5 DgD27基因的功能分析64-65
• 3.3.6 生长素对DgD27基因表达的诱导65
• 3.3.7 DgD27基因表达的反馈调节65-66
• 3.3.8 DgD27基因对细胞分裂素处理的响应66-67
• 3.3.9 DgD27基因对喷施激素处理的响应67-68
• 3.3.10 DgD27基因对光处理的响应68-70
• 3.3.11 DgD27基因对顶端优势的响应70-71
• 3.3.12 DgD27基因对缺P处理的响应71-73
• 3.3.13 DgD27基因对低N处理的响应73-74
• 3.3.14 DgBRC1基因对低N处理的响应74-75
• 3.3.15 缺P和低N处理下的植株激素变化75-76
• 3.3.16 菊花过表达DgD27基因76-78
• 3.4 讨论78-81
• 第四章 结论81-82
• 参考文献82-91
• 致谢91-93
• 个人简介93

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本文编号：716348