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南荻纤维发育生理特性的研究及相关基因的克隆

作　者: 张闯
导　师: 李合松
学　校: 湖南农业大学
专　业: 生物物理学
关键词: 南荻纤维素蔗糖合成酶 β-1,3-葡聚糖酶 IAA ABA 基因克隆
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

通过盆栽试验探明了南荻同源四倍体和二倍体生长过程中植株地上部分鲜重、干物质积累量和茎秆中蔗糖、纤维素、半纤维素、木质素的含量以及光合作用的变化,并研究了纤维发育关键酶(蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶)活性、脱落酸(ABA)和生长素(IAA)含量的变化及其与南荻茎秆纤维素含量间的关系；同时克隆了南荻纤维素合成酶基因的部分序列,并对该序列进行了生物信息学分析。本试验取得的主要结果如下：1.探明了南荻同源四倍体和二倍体的部分生理生长特性。在整个生育期南荻同源四倍体和二倍体的光合作用变化趋势一致,最大净光合速率均出现在营养生长期Ⅱ,分别为31.88μmol·m-2·s-1和27.07μmol·m-2·s-1在生育前期(营养生长期Ⅰ到营养生长期Ⅱ),南荻同源四倍体和二倍体植株地上部分鲜重叶片和茎秆鲜重显著增加,而且与营养生长期Ⅰ相比,至收获期南荻茎高、茎粗和地上茎秆干物质量都明显增加；在整个生育期南荻同源四倍体和二倍体茎杆中纤维素和木质素的生物合成表现出快速增加期和稳定增加期,而茎秆中蔗糖含量随生育期推进呈现先减少后增加再减少的变化趋势。总的来说,与二倍体相比,南荻同源四倍体具有较大的生理生长优势。2.研究了南荻生长过程中叶片中蔗糖合成酶和p-1,3-葡聚糖酶活性的动态变化及其与茎秆中纤维素积累间的关系。在整个生育期南荻同源四倍体中酶的活性整体上高于二倍体。在生育前期,南荻叶片中酶的活性快速上升,茎秆中纤维素含量快速积累,蔗糖含量则快速减少、关性分析表明,在南荻营养生长期间,p-1,3-葡聚糖酶活性、蔗糖合成酶活性与茎秆纤维素含量之间分别呈极显著正相关。南荻生长过程中p-1,3-葡聚糖酶活性和蔗糖合成酶活性与纤维素积累及纤维品质形成密切相关。3.研究了南荻生长过程中IAA、ABA含量的变化及其与茎秆中纤维素含量的关系。在生育前期,南荻中IAA含量增加,ABA含量减少,茎秆中维素的含量快速增加,蔗糖含量则快速减少。相关性分析表明,在南荻生育前期,茎中IAA含量与茎秆纤维素含量均呈极显著正相关,ABA含量与纤维素含量均呈极显著负相关,表明IAA能促进南荻纤维素的合成而ABA主要抑制其合成,而且茎中较高的ABA/IAA比值,更有利茎秆纤维的发育。南荻中IAA、ABA含量及相互间的调控作用与纤维素积累及纤维品质形成密切相关。4.克隆得到了一条长为798bp的南荻CesA基因片段,并对该序列进行了生物信息学分析,发现其在核苷酸和氨基酸水平上与南荻的相近物种的CesA基因都有较高的一致性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-12
第一章前言  12-22
  1 南荻简介  12-13
  2 纤维素生物合成研究进展  13-15
  3 纤维发育相关酶对纤维素合成及品质形成的影响  15-16
  4 植物激素对纤维素合成及品质形成的影响  16-18
  5 纤维合成酶基因的研究进展  18-20
  6 纤维素合成的调控  20-21
  7 本研究的目的与意义  21-22
第二章南荻同源四倍体和二倍体生理生长特性的比较  22-33
  1 材料与方法  22-25
    1.1 试验材料  22-23
      1.1.1 供试材料  22
      1.1.2 主要试剂  22-23
      1.1.3 主要仪器  23
    1.2 试验方法  23-25
      1.2.1 株高、茎粗、地上茎秆干物质量和地上部分鲜重的测定  23-24
      1.2.2 光合参数的测定  24
      1.2.3 蔗糖含量的测定  24
      1.2.4 纤维素、半纤维和木质素含量的测定  24-25
      1.2.5 数据分析方法  25
  2 结果与分析  25-30
    2.1 各生育期南荻地上部分鲜重的变化  25-26
    2.2 生长初期和收获期南荻地上部分生物量的比较  26
    2.3 各生育期南荻光合作用的变化  26-29
    2.4 茎秆蔗糖含量的变化  29
    2.5 茎秆纤维成分含量的变化  29-30
  3 讨论  30-33
    3.1 南荻地上部分生物量的变化  30
    3.2 南荻的光合生理特性分析  30-31
    3.3 南荻茎秆中蔗糖和纤维分成含量变化的分析  31-33
第三章南荻蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶活性和IAA、ABA含量的变化及其与纤维素含量的关系  33-44
  1 材料与方法  33-36
    1.1 试验材料  33-34
      1.1.1 供试材料  33
      1.1.2 主要试剂  33-34
      1.1.3 主要仪器  34
    1.2 试验方法  34-36
      1.2.1 酶活性的测定  34-35
      1.2.2 植物激素IAA、ABA含量的测定  35-36
  2 结果与分析  36-41
    2.1 蔗糖合成酶活性和β-1,3-葡聚糖酶活性的动态变化  36-38
    2.2 酶活性与纤维素含量的相关性分析  38-39
    2.3 叶片中IAA、ABA含量的动态变化  39-40
    2.4 生育前期茎中IAA、ABA含量的比较  40
    2.5 IAA、ABA含量对纤维发育的关系  40-41
  3 讨论  41-44
    3.1 蔗糖合成酶活性和β-1,3-葡聚糖酶活性的变化  41-42
    3.2 蔗糖合成酶活性和β-1,3-葡聚糖酶活性与纤维素含量的关系  42
    3.3 IAA、ABA含量的变化  42-43
    3.4 IAA、ABA含量与纤维发育的关系  43-44
第四章南荻纤维合成酶基因片段的克隆及序列分析  44-53
  1 材料与试剂  44-45
    1.1 材料和菌株  44
    1.2 酶与试剂盒  44
    1.3 主要仪器  44-45
  2 试验方法  45-48
    2.1 引物设计  45
    2.2 南荻RNA的提取  45-46
    2.3 南荻cDNA第一链的合成  46
    2.4 南荻CesA基因片段的PCR扩增  46-48
      2.4.1 PCR反应体系  46-47
      2.4.2 切胶回收目的片段  47
      2.4.3 T载体连接与转化  47-48
      2.4.4 PCR菌落检测及测序  48
  3 结果与分析  48-51
    3.1 南荻总RNA的提取  48-49
    3.2 南荻CesA3’端片段的PCR扩增及测序  49-50
    3.3 南荻CesA基因片段的生物信息学分析  50-51
      3.3.1 基因片段核苷酸序列的相似性比对  50-51
      3.3.2 基因片段氨基酸序列的相似性比对  51
  4 讨论  51-53
第五章全文总结  53-55
  1 论文小结  53-54
  2 后续设想  54-55
参考文献  55-62
致谢  62-63
个人简历  63

南荻纤维发育生理特性的研究及相关基因的克隆

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