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水稻phyA基因转化拟南芥的功能研究

作　者: 陈春峰
导　师: 王亚琴
学　校: 华南理工大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 拟南芥 OsPHYA 种子萌发下胚轴叶绿素合成 EOD FR反应
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

光作为一种重要的环境信号,对植物的生长发育具有着广泛的调节作用。而高等植物在不断的进化过程中形成了一个完整的光信号传导网络,通过光感受器感知光环境的变化,不断适应环境,促进自身的生长发育。在这些光感受器中,光敏色素是迄今为止研究最为清楚的一类光感受器,它在植物的光形态建成过程中起着重要的作用。而光敏色素A是高等植物中调控远红光诱导反应的主要光受体。本论文通过构建水稻光敏色素A过表达载体,获得过表达转化植株WT/OsPHYA和互补转化植株phyA-211/OsPHYA,通过对两种转化植株、野生型和phyA突变体的表型分析,研究了水稻PHYA在拟南芥中的功能,主要研究结果如下:(1)转基因植株WT/OsPHYA和phyA-211/OsPHYA纯合体的获得:通过Basta抗性筛选,得到WT/OsPHYA和phyA-211/OsPHYA阳性植株,在T3代获得纯合体;通过RT-PCR和Western Blot检测,OsPHYA基因均能在过表达转化植株WT/OsPHYA和互补转化植株phyA-211/OsPHYA中正常表达。(2)不同光照条件下,OsPHYA对种子萌发的影响:将野生型WT、突变体phyA-211、WT/OsPHYA和phyA-211/OsPHYA纯合体的种子分别置于VLFR光照条件,庇荫反应光照条件和低R/FR脉冲条件下进行萌发率的测定,结果表明,WT/OsPHYA和phyA-211/OsPHYA种子的萌发率都能达到90%以上,明显高于突变体phyA-211,说明外源OsPHYA能够对种子萌发起到促进作用。(3)不同种类的持续光照下,OsPHYA对下胚轴延长的影响:将四种材料的幼苗在不同持续光照下培养后进行下胚轴的测量。结果表明在持续远红光照射下,phyA-211/OsPHYA下胚轴长度小于phyA-211,说明外源OsPHYA在内源AtPHYA缺失的背景下对下胚轴产生抑制作用,部分弥补了AtPHYA的功能;同样,在WT/OsPHYA中也出现了相同的抑制作用,下胚轴长度小于野生型,表明在内源AtPHYA存在的前提下,外源OsPHYA也能够抑制下胚轴的延长。(4)OsPHYA在白化苗去黄化过程中的作用:将四种材料的白化苗在光照下培养后进行转绿比例和叶绿素含量的测定。结果表明,两种转基因植株WT/OsPHYA和phyA-211/OsPHYA在各个处理条件下与野生型WT的转绿比例基本上接近,说明外源OsPHYA能够代替突变体中内源AtPHYA的作用,对于白化苗的转绿起一定作用。WT/OsPHYA的叶绿体含量在各个处理条件下均为最高,突变体phyA-211与phyA-211/OsPHYA的叶绿体含量相比,后者明显较高,说明外源OsPHYA参与叶绿素合成过程。(5)OsPHYA在EOD FR反应中的作用:将四种材料置于EOD FR光照条件下测定其下胚轴、叶柄和开花时间,结果表明,野生型WT与phyA-211/OsPHYA相比,下胚轴长度接近,叶柄长度相差较大,开花时间接近,说明外源OsPHYA能够感受EOD FR光照刺激,抑制下胚轴伸长,促进植株提前开花。但在PHYB背景下,对于叶柄的抑制作用并不明显。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-27
  1.1 植物光信号传导  12-13
  1.2 植物光敏色素的研究进展  13-22
    1.2.1 光敏色素分子结构  13-14
    1.2.2 光敏色素主要反应方式  14-15
    1.2.3 光敏色素入核机理  15-17
    1.2.4 光敏色素相互作用因子  17-18
    1.2.5 光敏色素的生理功能  18-22
  1.3 拟南芥光敏色素的介绍  22-23
    1.3.1 拟南芥光敏色素基因家族  22-23
    1.3.2 AtPHYA 的生理功能  23
  1.4 水稻光敏色素的介绍  23-25
    1.4.1 水稻光敏色素家族  23-24
    1.4.2 OsphyA 基因的生物信息学分析  24-25
  1.5 本课题的研究内容及意义  25-27
    1.5.1 本课题的研究目的与意义  25
    1.5.2 本课题的技术路线  25-26
    1.5.3 本课题的研究内容  26-27
第二章转基因植株纯合体的筛选与检测  27-43
  2.1 引言  27
  2.2 材料与主要仪器  27-31
    2.2.1 实验材料  27-31
    2.2.2 主要仪器设备  31
  2.3 实验方法  31-39
    2.3.1 转基因植株的筛选  31-32
    2.3.2 RT-PCR 分子检测转基因植株  32-36
    2.3.3 Western 检测  36-39
  2.4 结果与分析  39-42
    2.4.1 转基因植株的抗性筛选  39
    2.4.2 重组质粒的菌落PCR 的检测  39-40
    2.4.3 RT-PCR 检测  40
    2.4.4 Western 检测  40-42
  2.5 讨论  42
  2.6 本章小结  42-43
第三章 OsPHYA 的功能研究  43-58
  3.1 引言  43
  3.2 材料与仪器  43
    3.2.1 植物材料  43
    3.2.2 主要仪器设备  43
  3.3 实验方法  43-46
    3.3.1 萌发率的测定  43-44
    3.3.2 持续光照条件下胚轴的测定  44
    3.3.3 白化苗的培养及其转绿  44-45
    3.3.4 叶绿素含量的测定  45
    3.3.5 EOD FR 光照条件下下胚轴、叶柄和开花时间的测定  45-46
  3.4 结果与分析  46-55
    3.4.1 不同光照条件对种子萌发率的影响  46-48
    3.4.2 不同种类的持续光照对下胚轴延长的影响  48-50
    3.4.3 光敏色素在白化苗转绿过程中的作用  50-51
    3.4.4 光敏色素对叶绿素含量的影响  51-52
    3.4.5 光敏色素在EOD FR 反应中的作用  52-55
  3.5 讨论  55-57
    3.5.1 不同光照条件对种子萌发率的影响  55
    3.5.2 不同种类的持续光照对下胚轴延长的影响  55-56
    3.5.3 光敏色素在白化苗去黄化过程中的作用  56
    3.5.4 光敏色素在EOD FR 反应中的作用  56-57
  3.6 本章小结  57-58
结论与展望  58-60
参考文献  60-67
攻读硕士学位期间取得的研究成果  67-68
致谢  68-69
答辩委员会对论文的评定意见  69

水稻phyA基因转化拟南芥的功能研究

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