白菜矮化突变体cd1生理特性及初步定位
发布时间：2021-03-05 22:01
白菜是我国原产蔬菜,具有悠久的栽培历史,拉丁文学名为Brassica pekinensis（lour）Rupr,属十字花科芸薹属,二年生的草本植物,是中国各地广泛栽培食用的蔬菜之一。本试验以课题组已构建好的EMS诱变突变体库中的矮化突变体cd1与野生型为试验材料,通过对它的表型以及生理指标鉴定、细胞学鉴定、外源喷施激素处理、花粉活力鉴定等进行分析,然后对cd1进行初步定位、候选基因的鉴定以及表达量分析,主要研究结果如下:1、白菜矮化突变体cd1表型以及花粉活力鉴定分析表明:突变体cd1植株明显矮化,与野生型相比较,cd1生长缓慢、下胚轴极短,叶片颜色加深、有刺毛且伴有叶裂性状、叶面积变窄、叶脉突出、根的伸长明显受到抑制,侧根数目明显减少,总根数也显著降低。当突变体cd1抽薹开花时,我们发现cd1的花瓣中雄蕊明显花粉较少。醋酸洋红染色结果显示cd1中花粉活力较弱。2、生理指标鉴定结果发现:突变体cd1的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量都比野生型要高,因为叶绿素的含量比较高,从而导致突变体cdl的光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度也高于野生型,可以说明,颜色加深有助于...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IAA的信号转导方式（Guilfoyle和Hagen,2012）
沈阳农业大学硕士学位论文11植物生长发育的第一个阶段（Birnbaum,etal.,2003;Heddenetal.,200）。相应的赤霉素不仅能够在合成时期进行植株生长的限制，在相应的信号传递途中也呈现出关键性作用。除此之外，其也能与其他形式的激素进行结合，譬如BRs（油菜素内酯）以及JA（茉莉酸）等植物激素，共同参与植株生长发育。基于赤霉素合成过程中相关催化反应进行的部位，进一步将其归结为：其一古巴焦磷酸合成酶以及和内根-贝壳杉烯合成酶；其在质体中完成。其二逐步转化成GA12以及GA53。其具体在内质网中完成。其三是三种形式的双加氧酶（GA20、GA3以及GA2）逐步针对GA12进行催化进而产生GAs（Hedden.,2001;Langeetal.,2005）（图1.2）。在GA合成途径缺陷型突变体中，绝大多数矮化基因的产物在一定程度上可归结为一系列相关催化酶（Bmkeetal.,2010）。譬如：在拟南芥作当中，相应的GA1的编译产物具体可归结为古巴焦磷酸合成酶（CPS），一旦发生突变以后，相应的赤霉素合成便会受到一定的限制，进一步致使赤霉素占比下降，相应的植株呈现出矮化性状（WinklerandHelentjarisetal.,1995;Helliwelletal.,1999;Itohetal.,2002）。图1.2GA的合成方式（Yamaguchi等,2008）Fig1.2GAsyntheticway（Yamaguchietal.,2008）关于赤霉素信号传导途径对其突变体的影响，研究者利用对拟南芥以及水稻等植株针对赤霉素非敏感突变体以及相关基因克隆展开了相对较为详尽的探究，不难分析出，其具体的传递途径是基于受体GID1蛋白以及相关调控因子等。促使GA与GID1蛋白融合，导致GID1空间结构改变，促成信号完成跨膜转导。其次，便能够与相应的DELLA蛋白融合，紧接着将DELLA蛋白水解，使其不能与靶基因结合，进而促使或抑制其转
第一章文献综述12录（Davièreetal.,2016）（图1.3）。譬如：水稻编译GID1蛋白基因致使其进行一定的突变，进而限制信号有效传递，最后致使植株高度显著下降。之后对其外源喷施赤霉素发现，矮化突变体的植株高度没有明显变化（Ueguchitanakaetal.,2007）。在拟南芥当中也存在一定量的与水稻GID1类似的同源基因，无论是功能层面还是结构上均具有一定的类似之处。经研究发现，三个基因参与并有效调节拟南芥的相关发育。虽然现阶段已经有效认知赤霉素完成信号传递主要依靠转导元件，但其具体的作用机制仍需展开深入探讨。图1.3拟南芥中GA信号传递过程（Sun等,2010）Fig1.3GASignalinginArabidopsis（Sunetal.,2010）1.2.3油菜素内酯油菜素内酯最早发现于油菜花粉中，它能够促使植株进一步生长发育，特别是在茎部延伸当中相对较为显著。此后基于相应的分子结构进一步将其定义成油菜素内酯（BR）（Mitchelletal.,1970）。油菜素内酯在植物体内是含量极少的一类植物激素。一般与赤霉素相互作用共同调控细胞的分裂与伸长。而且它还可以提高植株的抗旱能力（Lietal.,1996）经研究发现，油菜素内酯的合成或信号传导途径的调控因子一旦出现突变，便会导致相应的植株进一步变矮。比如在拟南芥当中，插入T-DNA致使其相关合成路径受阻造成的突变体，呈现出株高变矮、育性下降、抗逆性降低等特征。以上类型突变体经过外源喷施油菜素内酯，突变体的相关表型能够得到一定的恢复（Feldmannetal.,1989;Szekeresetal.,1996;Choeetal.,2010）。目前，在拟南芥中，已探究出的与油菜素内酯信号传递有关的基因约20个左右。基于传递缺陷形成的相关突变体，其表型特征呈现出高度矮化的趋势、叶片颜色加深，育性较低或不育以及顶端优势减弱等特征。在拟南
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米育种行业创新现状与发展趋势[J]. 赵久然,王帅,李明,吕慧颖,王道文,葛毅强,魏珣,杨维才. 植物遗传资源学报. 2018(03)
[2]玉米矮秆突变体的激素敏感性分析[J]. 王武全,曹本高,员海燕. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(08)
[3]Characterization of dwarf mutants and molecular mapping of a dwarf locus in soybean[J]. CHENG Wen,GAO Jin-shan,FENG Xing-xing,SHAO Qun,YANG Su-xin,FENG Xian-zhong. Journal of Integrative Agriculture. 2016(10)
[4]一个新的水稻D1基因等位突变体的遗传鉴定与基因功能分析[J]. 王翠红,马建,王帅,田鹏,岂长燕,赵志超,王久林,王洁,程治军,张欣,郭秀平,雷财林. 作物学报. 2016(09)
[5]种植密度对夏玉米基部节间性状与倒伏的影响[J]. 程云,王枟刘,杨静,张子学,刘正,李文阳. 玉米科学. 2015(05)
[6]植物矮化相关基因的研究进展[J]. 陈晶晶,胡玉林,胡会刚,段雅婕,庞振才,谢江辉. 广东农业科学. 2014(15)
[7]植物矮化突变体的来源及矮化机理研究进展[J]. 白丽君,尹淑霞. 生物技术通报. 2014(06)
[8]玉米品种抗倒能力差异及其机制研究[J]. 黄海,陈德龙,常莹,胡文河,吴春胜,谷岩. 南京农业大学学报. 2014(04)
[9]种植密度对玉米茎秆皮层结构及抗倒伏能力的影响[J]. 姚敏娜,施志国,薛军,杨再文,勾玲,张旺锋. 新疆农业科学. 2013(11)
[10]Characterization and cloning of a brittle culm mutant （bc88） in rice （Oryza sativa L.）[J]. RAO YuChun,YANG YaoLong,XIN DeDong,LI XiaoJing,ZHAI KaiEn,MA BoJun,PAN JianWei,QIAN Qian,ZENG DaLi. Chinese Science Bulletin. 2013(24)
硕士论文
[1]玉米矮化突变体gad5表型分析和基因克隆[D]. 李祖亮.河南大学 2015
[2]小麦株高相关基因的分离克隆研究[D]. 李素燕.中国农业科学院 2003
本文编号：3065937
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IAA的信号转导方式（Guilfoyle和Hagen,2012）
沈阳农业大学硕士学位论文11植物生长发育的第一个阶段（Birnbaum,etal.,2003;Heddenetal.,200）。相应的赤霉素不仅能够在合成时期进行植株生长的限制，在相应的信号传递途中也呈现出关键性作用。除此之外，其也能与其他形式的激素进行结合，譬如BRs（油菜素内酯）以及JA（茉莉酸）等植物激素，共同参与植株生长发育。基于赤霉素合成过程中相关催化反应进行的部位，进一步将其归结为：其一古巴焦磷酸合成酶以及和内根-贝壳杉烯合成酶；其在质体中完成。其二逐步转化成GA12以及GA53。其具体在内质网中完成。其三是三种形式的双加氧酶（GA20、GA3以及GA2）逐步针对GA12进行催化进而产生GAs（Hedden.,2001;Langeetal.,2005）（图1.2）。在GA合成途径缺陷型突变体中，绝大多数矮化基因的产物在一定程度上可归结为一系列相关催化酶（Bmkeetal.,2010）。譬如：在拟南芥作当中，相应的GA1的编译产物具体可归结为古巴焦磷酸合成酶（CPS），一旦发生突变以后，相应的赤霉素合成便会受到一定的限制，进一步致使赤霉素占比下降，相应的植株呈现出矮化性状（WinklerandHelentjarisetal.,1995;Helliwelletal.,1999;Itohetal.,2002）。图1.2GA的合成方式（Yamaguchi等,2008）Fig1.2GAsyntheticway（Yamaguchietal.,2008）关于赤霉素信号传导途径对其突变体的影响，研究者利用对拟南芥以及水稻等植株针对赤霉素非敏感突变体以及相关基因克隆展开了相对较为详尽的探究，不难分析出，其具体的传递途径是基于受体GID1蛋白以及相关调控因子等。促使GA与GID1蛋白融合，导致GID1空间结构改变，促成信号完成跨膜转导。其次，便能够与相应的DELLA蛋白融合，紧接着将DELLA蛋白水解，使其不能与靶基因结合，进而促使或抑制其转
第一章文献综述12录（Davièreetal.,2016）（图1.3）。譬如：水稻编译GID1蛋白基因致使其进行一定的突变，进而限制信号有效传递，最后致使植株高度显著下降。之后对其外源喷施赤霉素发现，矮化突变体的植株高度没有明显变化（Ueguchitanakaetal.,2007）。在拟南芥当中也存在一定量的与水稻GID1类似的同源基因，无论是功能层面还是结构上均具有一定的类似之处。经研究发现，三个基因参与并有效调节拟南芥的相关发育。虽然现阶段已经有效认知赤霉素完成信号传递主要依靠转导元件，但其具体的作用机制仍需展开深入探讨。图1.3拟南芥中GA信号传递过程（Sun等,2010）Fig1.3GASignalinginArabidopsis（Sunetal.,2010）1.2.3油菜素内酯油菜素内酯最早发现于油菜花粉中，它能够促使植株进一步生长发育，特别是在茎部延伸当中相对较为显著。此后基于相应的分子结构进一步将其定义成油菜素内酯（BR）（Mitchelletal.,1970）。油菜素内酯在植物体内是含量极少的一类植物激素。一般与赤霉素相互作用共同调控细胞的分裂与伸长。而且它还可以提高植株的抗旱能力（Lietal.,1996）经研究发现，油菜素内酯的合成或信号传导途径的调控因子一旦出现突变，便会导致相应的植株进一步变矮。比如在拟南芥当中，插入T-DNA致使其相关合成路径受阻造成的突变体，呈现出株高变矮、育性下降、抗逆性降低等特征。以上类型突变体经过外源喷施油菜素内酯，突变体的相关表型能够得到一定的恢复（Feldmannetal.,1989;Szekeresetal.,1996;Choeetal.,2010）。目前，在拟南芥中，已探究出的与油菜素内酯信号传递有关的基因约20个左右。基于传递缺陷形成的相关突变体，其表型特征呈现出高度矮化的趋势、叶片颜色加深，育性较低或不育以及顶端优势减弱等特征。在拟南
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米育种行业创新现状与发展趋势[J]. 赵久然,王帅,李明,吕慧颖,王道文,葛毅强,魏珣,杨维才. 植物遗传资源学报. 2018(03)
[2]玉米矮秆突变体的激素敏感性分析[J]. 王武全,曹本高,员海燕. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(08)
[3]Characterization of dwarf mutants and molecular mapping of a dwarf locus in soybean[J]. CHENG Wen,GAO Jin-shan,FENG Xing-xing,SHAO Qun,YANG Su-xin,FENG Xian-zhong. Journal of Integrative Agriculture. 2016(10)
[4]一个新的水稻D1基因等位突变体的遗传鉴定与基因功能分析[J]. 王翠红,马建,王帅,田鹏,岂长燕,赵志超,王久林,王洁,程治军,张欣,郭秀平,雷财林. 作物学报. 2016(09)
[5]种植密度对夏玉米基部节间性状与倒伏的影响[J]. 程云,王枟刘,杨静,张子学,刘正,李文阳. 玉米科学. 2015(05)
[6]植物矮化相关基因的研究进展[J]. 陈晶晶,胡玉林,胡会刚,段雅婕,庞振才,谢江辉. 广东农业科学. 2014(15)
[7]植物矮化突变体的来源及矮化机理研究进展[J]. 白丽君,尹淑霞. 生物技术通报. 2014(06)
[8]玉米品种抗倒能力差异及其机制研究[J]. 黄海,陈德龙,常莹,胡文河,吴春胜,谷岩. 南京农业大学学报. 2014(04)
[9]种植密度对玉米茎秆皮层结构及抗倒伏能力的影响[J]. 姚敏娜,施志国,薛军,杨再文,勾玲,张旺锋. 新疆农业科学. 2013(11)
[10]Characterization and cloning of a brittle culm mutant （bc88） in rice （Oryza sativa L.）[J]. RAO YuChun,YANG YaoLong,XIN DeDong,LI XiaoJing,ZHAI KaiEn,MA BoJun,PAN JianWei,QIAN Qian,ZENG DaLi. Chinese Science Bulletin. 2013(24)
硕士论文
[1]玉米矮化突变体gad5表型分析和基因克隆[D]. 李祖亮.河南大学 2015
[2]小麦株高相关基因的分离克隆研究[D]. 李素燕.中国农业科学院 2003
本文编号：3065937
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