检索结果-内蒙古大学图书馆

核农学报 2018年第1期32卷 40-47页

作者：高丽芳孙莹莹周文菲白娟龚春梅西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

COV1是植物叶脉发育中的关键基因。为探究随着干旱加剧COV1在调控柠条锦鸡儿维管系统尤其是叶脉分化发育中是否起关键作用,从非模式植物柠条锦鸡儿叶样转录组测序数据库中筛选到一条COV1序列,通过与NCBI数据库中已知序列Blast比对,设计... 详细信息

COV1是植物叶脉发育中的关键基因。为探究随着干旱加剧COV1在调控柠条锦鸡儿维管系统尤其是叶脉分化发育中是否起关键作用,从非模式植物柠条锦鸡儿叶样转录组测序数据库中筛选到一条COV1序列,通过与NCBI数据库中已知序列Blast比对,设计克隆和定量引物,并通过生物信息学方法分析克隆得到的基因序列。克隆基因长为946 bp的序列,其中开放阅读框为777 bp,编码258个氨基酸,推测该蛋白分子量为28.84 KD,等电点为5.46,是一种疏水蛋白。MEGA 5生物信息学软件构建聚类树发现,柠条锦鸡儿中COV1与豆科植物中的模式植物蒺藜苜蓿COV1亲缘关系最近。利用RTq PCR方法对柠条叶样干旱胁迫下该基因表达水平进行定量分析,结果表明,随着干旱胁迫的加剧,该基因在柠条锦鸡儿叶样中锦鸡儿的表达量呈下降趋势,说明柠条锦鸡儿在干旱胁迫加剧下,COV1基因的表达抑制可能与维管系统发育相关。本研究结果为进一步明确干旱胁迫下促进柠条锦鸡儿维管系统发育的分子机制提供了理论依据。

关键词： COV1 柠条锦鸡儿干旱胁迫维管系统

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大豆豆荚光合作用结构体系的观察

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电子显微学报 2003年第4期22卷 280-285页

作者：栾晓燕杜维广张桂茹满为群李桂琴王学东戈巧英郝乃斌桂明珠陈怡黑龙江省农科院大豆所黑龙江哈尔滨150086 东北农业大学黑龙江哈尔滨150030 中国科学院植物研究所北京100093

以黑农 4 0、黑农 4 1和黑农 37为材料 ,应用解剖学和电镜分析技术 ,对开花后始荚期 (R3)、结荚期 (R4 )、鼓粒初期 (R5)、鼓粒期 (R6 )、生理成熟期 (R7)等各期的豆荚进行观察 ,结果表明 :(1)大豆豆荚由外、中果皮和内果皮组成 ,其中... 详细信息

以黑农 4 0、黑农 4 1和黑农 37为材料 ,应用解剖学和电镜分析技术 ,对开花后始荚期 (R3)、结荚期 (R4 )、鼓粒初期 (R5)、鼓粒期 (R6 )、生理成熟期 (R7)等各期的豆荚进行观察 ,结果表明 :(1)大豆豆荚由外、中果皮和内果皮组成 ,其中前两部分与叶片相似 ,具有一套完整的光合作用结构系统 ,即外果皮的表皮与叶片表皮结构相似具表皮毛和气孔 ;整个中果皮由 10余层薄壁细胞组成 ,内含叶绿体 ,为同化组织 ,在同化组织中间分布着发达的输导组织系统 ;(2 )随着豆荚的生长发育 ,同化组织的形态、大小及叶绿体的超微结构发生有规律的变化。

关键词：大豆豆荚光合作用结构观察电镜分析表皮同化组织维管系统叶绿体

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利用拟南芥突变体鉴定木材形成的相关基因

利用拟南芥突变体鉴定木材形成的相关基因

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作者：杨海峰中国林业科学研究院

学位级别：博士

基因组学技术研究植物发育某一过程往往获得许多参与该过程的基因，如何采取快速、有效的方法来鉴定这些基因的功能是解析该生物学过程分子机制的基础。拟南芥在人工诱导条件下由形成层活动产生相当数量的木质部，在一定程度上可以模拟... 详细信息

基因组学技术研究植物发育某一过程往往获得许多参与该过程的基因，如何采取快速、有效的方法来鉴定这些基因的功能是解析该生物学过程分子机制的基础。拟南芥在人工诱导条件下由形成层活动产生相当数量的木质部，在一定程度上可以模拟树木木材形成。本研究利用该系统分析相关候选基因的拟南芥突变体来研究其参与树木次生维管系统发育的功能。根据毛白杨维管系统再生过程中差异表达基因信息，从国际拟南芥突变体库NASC、RIKEN、CSHL筛选了89个基因的151个拟南芥突变系，利用次生诱导体系来研究相应基因对维管系统的影响。在诱导条件下，这些突变体表现出不同的形态和结构的变化，共有22个表型和结构发生变化。20个突变系发芽率或存活率较低，发芽率由10％—60％，其中2个突变系存活率分别为0％和50％。5个突变系在茎或下胚轴的结构上发生变化，其中一个突变系arris-stem（as）发生如下表型变化：从真叶出现至开花结实的整个生长期，生长速度要明显比野生型拟南芥缓慢;叶缘有明显锯齿，莲座叶呈螺旋状排列;茎的基部有较多侧枝，侧枝间距明显缩短，茎有明显扭曲;突变体茎侧面有1至数条棱形突起，内部存在一至数个排列紧密的细胞团，由多层细胞呈环形排列，细胞壁明显加厚，内部存在管状分子，推测为维管组织。根据突变体库提供的资料，as突变体T-DNA插入位点位于基因组中At2g44110基因。我们从基因补偿、基因表达分析及基因超量表达等方面分析该基因功能。通过PCR由拟南芥中分离该基因和启动子，构建基因补偿表达载体、基因表达模式分析表达载体和基因超量表达载体并导入as突变体或野生型拟南芥。研究结果表明，通过基因补偿，突变植株表型基本恢复;基因表达分析研究表明，该基因在花和幼叶中沿维管束表达，在幼嫩的根茎中呈束状表达，在幼嫩组织中表达量高，在成熟叶片和成熟茎中不表达。超量表达试验也获得了转化植株，尚未进行表型鉴定。根据基因补偿研究结果，证明At2g44110为造成突变体表型变化的决定基因，很可能参与调控维管组织的发育式样。表达分析研究表明，该基因在茎的初生生长初期就已经表达。由上述研究结果，综合推断At2g44110基因在茎的初生生长初期就已经参与了维管组织的发育，调控维管组织的发育式样，而在经充分次生诱导后，该基因的突变能充分表现出来而造成as突变体的表型变化。 as基因在拟南芥维管系统发育中具有重要的作用，其同源基因在毛白杨维管系统再生过程中也呈差异表达，说明拟南芥和木本植物可能具有一定相似的维管系统发育调控模式。同时本研究作为一个范例，为应用拟南芥次生诱导研究体系来研究参与木材形成的基因的功能，进而为揭示次生维管系统发育的分子调控机制奠定基础。

关键词：拟南芥突变体维管系统木材基因功能

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拟南芥类受体激酶AtVRLK1功能研究及杨树木质素生物合成的细胞特异性调控

拟南芥类受体激酶AtVRLK1功能研究及杨树木质素生物合成的细胞特...

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作者：黄成中国科学院大学

学位级别：博士

植物从水生到陆生进化过程中产生的维管系统既是维持植物直立生长的机械组织，又是水分、矿物质、光合产物和多种信号分子的输导组织。维管组织中纤维细胞和管状细胞的重要特征之一是在初生细胞壁内侧沉积次生细胞壁。加厚的次生壁为植... 详细信息

植物从水生到陆生进化过程中产生的维管系统既是维持植物直立生长的机械组织，又是水分、矿物质、光合产物和多种信号分子的输导组织。维管组织中纤维细胞和管状细胞的重要特征之一是在初生细胞壁内侧沉积次生细胞壁。加厚的次生壁为植物提供直立生长所需要的机械支撑力和有利于水分长距离高效运输的疏水性。同时，维管系统的次生细胞壁是陆生植物光合作用产物的主要储存结构，是地球上最丰富的可再生生物质资源。植物如何在维管组织特定类型和发育时期细胞中开启次生壁合成，这个过程受到哪些信号途径的调控，以及如何有效获得细胞壁中储存的生物质并应用于生产，围绕次生壁合成与调控分别在模式植物拟南芥和杨树中进行了以下研究。　　实验室前期工作中鉴定出一组杨树发育中的木质部特异性高表达的类受体激酶（RLK，Receptor-Like Kinase），系统进化分析发现在不同类群植物如拟南芥、杨树和水稻中存在一组维管组织保守的RLK基因，其中拟南芥基因命名为AtVRLK1（Vascular-Related RLK1）。AtVRLK1蛋白是一个具有胞内激酶活性的亮氨酸重复序列RLK(LRR-RLK，Leucine-Rich Repeat RLK)。AtVRLK1在拟南芥所有维管组织都有表达，包括叶脉、根和花丝的中柱及花序茎。过表达和显性抑制AtVRLK1转基因拟南芥在生长发育的不同阶段都出现表型变化。对花序茎维管组织细胞分析发现显性抑制AtVRLK1产生更多短纤维细胞，促进纤维细胞和导管细胞的次生壁加厚，而过表达植株则相反。另外，显性抑制植株花丝伸长受阻而过表达植株花药开裂受到抑制，均导致不同程度的雄性不育。维管组织细胞从形成层细胞分化产生，膨胀至一定阶段后开始细胞壁加厚，可能存在一些细胞外的发育信号开启细胞特异性的次生壁合成途径。我们的研究结果表明AtVRLK1可能作为质膜受体接受了这些信号并传导至细胞内，在维管组织细胞发育过程中调控细胞伸长与加厚的平衡。　　次生细胞壁中储存的木质纤维素生物质是生物能源工业最重要的原料来源，其中纤维素是能被糖化发酵的主要成分，而木质素的存在不利于木质纤维素的预处理和糖化过程。很多研究证明通过基因工程下调木质素合成酶表达能够降低能源植物次生壁中木质素含量。这些研究一般是通过组成型方法调控木质素的合成，转基因植物经常会发生植物生长发育异常。探索了木质素合成的细胞类型的特异调控，利用两个纤维细胞特异性表达的启动子579p/WND1Bp-35Smini和两个导管细胞特异性表达的启动子MAN6p/XCP1p-35Smini，对木质素合成的关键基因Ptr4CL3进行细胞特异性表达调控，筛选出纤维细胞木质素含量下调的转基因杨树株系M14和导管细胞木质素含量下调的转基因杨树株系N4。木质素含量下调对两类转基因杨树的水分运输效率和对干旱的适应能力产生了明显不同程度的影响。正常环境下M14和N4水分利用效率低于野生型895，但是二者均正常生长。一定程度的干旱处理下N4生长受到严重影响，而M14和895几乎不受影响。这些结果表明降低木质素含量对植物生长的影响主要跟导管细胞水分输导有关，特异性降低纤维细胞木质素含量对植物生长的影响很小。这一发现具有重要的理论意义和应用价值，暗示高等植物木质素的出现可能与水分长距离运输机制的进化相关联，细胞类型特异性启动子的应用有望培育出可高效利用的林木新品种。

关键词：植物维管系统类受体蛋白激酶 AtVRLK1蛋白木质素

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韧皮部运输和防御作用的分子机理

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植物学通报 1999年第2期16卷 113-121页

作者：卢善发宋艳茹中国科学院植物研究所

韧皮部是维管系统的重要组成部分，在物质运输、信息传递、机械支持以及防御作用中发挥重要作用。近年来，在建立了一系列研究方法的基础上，对韧皮部运输和防御功能特别是碳水化合物装载和卸出机理进行了大量研究，克隆出一些特异基因... 详细信息

韧皮部是维管系统的重要组成部分，在物质运输、信息传递、机械支持以及防御作用中发挥重要作用。近年来，在建立了一系列研究方法的基础上，对韧皮部运输和防御功能特别是碳水化合物装载和卸出机理进行了大量研究，克隆出一些特异基因，初步阐明了韧皮部装载的分子机制，取得可喜进展。本文综述了一些相关研究结果。

关键词：维管系统韧皮部物质运输防御

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杨树PtAP64基因及其一个新的天然反义转录本的功能和作用机理

杨树PtAP64基因及其一个新的天然反义转录本的功能和作用机理

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作者：洪建伟华中农业大学

学位级别：硕士

维管系统由韧皮部、木质部和形成层等细胞构成,在植物的各个组织中主要承载着物质运输、机械支持和形态发育等相关功能,还可以促进植物茎干的伸长和加粗,是木材的重要来源和保障。随着杨树全基因组和转录组数据的完善以及科学技术的提高... 详细信息

维管系统由韧皮部、木质部和形成层等细胞构成,在植物的各个组织中主要承载着物质运输、机械支持和形态发育等相关功能,还可以促进植物茎干的伸长和加粗,是木材的重要来源和保障。随着杨树全基因组和转录组数据的完善以及科学技术的提高,与维管组织生长相关的生物因素主要包括植物激素、非编码RNA和转录因子,但隶属于非编码RNA的天然反义转录本(Natural antisense transcripts,NATs)却鲜有报道,在杨树中更是无人提及。NATs广泛存在于自然界中,在物种进化中具有较高的保守性,参与植物生长发育和抗逆性调控,同时与某些疾病的发生有着直接和间接的联系;有趣的是,本文研究的PtAP64基因是天冬氨酸蛋白酶家族(Aspartyl protease,APs)的一员,在杨树维管发育乃至各个组织中从未有过功能报道,根据其他物种的研究现状,该家族成员在胁迫响应、病原体抗性和植物生长发育等方面同样发挥着不可忽视的调控作用,并且时常伴随着活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的发生,共同调控生命体的生长、发育、繁殖、衰老和死亡等过程。本课题围绕PtAP64基因构建四个超表达载体35S::CDs、35S::R1、35S::R20和35S::NAT,并分别进行717杨树和拟南芥的遗传转化,最终针对于转基因杨的研究表明:35S::CDs、35S::R20和35S::NAT株系与717杨在生长阶段、维管发育阶段和外观形态上几乎无异,仅35S::R1株系表现出植株矮小、茎干变细、叶片变小和干皱与顶端红化等明显差异。我们一方面通过对植物生长、茎维管发育、叶生长发育和ROS活性等方面展开详细的研究,发现35S::R1株系维管束占比和叶脉维管都变小,且两者同时表现出周皮畸形,并存在一定程度的ROS积累。另一方面对PtAP64基因的表达和NATs的产生作了深入研究,发现PtAP64基因在维管组织上的表达位置为木质部和射线细胞,但35S::R1株系表型的出现似乎与RNA表达水平没有明显的相关性;其次,除了 35S::CDs、35S:R20和35S::NAT株系可以转录出与PtAP64 mRNA完全互补的Nove101360的最长序列antiPtAP64,35S::RI株系能表达出对应链的互补NAT序列antiPtAP64p之外,我们还发现只要对应链含有200 nt长度的反义RNA,都可以转录出对应的NATs。本研究首次报道了 NATs和APs在杨树维管发育中的功能,并初步建立起NATs、APs与ROS的联系,开拓了研究维管发育的新视角,为后续研究NATs和APs提供理论基础和参考。

关键词：维管系统杨树天冬氨酸蛋白酶天然反义转录本活性氧

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早期维管植物两种特殊的后生木质部管胞

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植物学通报 1992年第4期9卷 13-17页

作者：李承森中国科学院植物研究所北京100093

研究现代植物维管系统中木质部的管状分子(tracheary element),包括管胞(tracheid)和导管分子(vessel member),特别是研究它们的次生壁加厚类型是植物解剖学的一个重要内容。

关键词：植物维管系统木质部管胞

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水分亏缺对小麦穗部维管结构发育及同化物分配的影响

水分亏缺对小麦穗部维管结构发育及同化物分配的影响

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作者：肖婷婷西北农林科技大学

学位级别：硕士

我国是世界上13个贫水国之一,水分亏缺严重影响了我国的粮食产量的提高和粮食安全。本研究通过水培和盆栽试验,利用石蜡显微切片等方法,研究了水分亏缺对不同基因型小麦形态、生理特性以及结构发育的影响。主要获得以下研究结果:1.水分... 详细信息

我国是世界上13个贫水国之一,水分亏缺严重影响了我国的粮食产量的提高和粮食安全。本研究通过水培和盆栽试验,利用石蜡显微切片等方法,研究了水分亏缺对不同基因型小麦形态、生理特性以及结构发育的影响。主要获得以下研究结果: 1.水分亏缺条件下,小麦幼苗叶面积减小,叶片水势和RWC降低。随着渗透胁迫加剧,小麦幼苗叶片中抗氧化酶活性受到抑制,脂过氧化产物MDA含量增加,随着水分胁迫的加重,SOD、CAT活性降低越迅速,MDA含量迅速上升,从而导致根系活力、叶片和根中可溶性蛋白含量下降。 2.小麦生育后期水分亏缺下,株高减小,叶面积下降,地上部分生物量减少,叶片、叶鞘、茎器官对籽粒的同化物贡献率减小,同化物在穗部非籽粒器官中大量滞留。水分亏缺下,水分敏感品种“西农979”和抗旱品种“普冰143”粒重分别下降13.74%和12.10%;颖壳、内外稃及穗轴的生物量,西农979分别增加了10.37%、15.77%、5.15%,普冰143分别增加了36.94%、13.29%、36.36%,普冰143的转运率较大。正常水分条件下离体旗叶的保水力大于水分亏缺条件下离体旗叶的保水力,两品种间差异不显著。 3.小麦旗叶和穗部各器官花后10d,可溶性糖含量呈先增后减,花后10d达到峰值,但穗轴中的可溶性糖含量减少较缓。两种水分条件下,旗叶和穗部中蔗糖含量在花后5d下降剧烈,降幅分别是65.48%86.25%（旗叶）、33.62～63.44%（颖壳）、56.90～75.25%（内外稃）,且水分亏缺条件下旗叶及穗部非籽粒组分中蔗糖含量相对增加。西农979和普冰143籽粒中淀粉含量比正常水分条件下分别低56.09%和5.96%。 4.在正常供水及水分亏缺下,西农979和普冰143两个小麦品种开花期靠近穗轴节片处新形成的维管束呈扇形分布,远离穗轴节片处呈椭圆形及其他形状分布。穗轴节片处新增加的维管束与原有维管束之间的细胞倍增,形成厚壁组织;随着穗的发育,原穗轴中的部分维管束与穗轴节片处新形成的维管束延伸至颖壳和小穗轴,尔后向上分支延伸至第1朵小花的外稃、浆片、内稃及后续各小花。 5.水分亏缺下由穗基部到顶部穗轴中大、小维管束数目、横截面积等维管参数下降幅度较大,可能是同化物在非籽粒器官颖壳和穗轴中滞留的原因之一。水分亏缺下两个小麦品种穗粒重下降,非籽粒器官生物量明显增加,旱地品种普冰143表现更为突出。

关键词：小麦水分亏缺碳同化物维管系统

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水稻AVB基因籼粳亚种间2970bp位点SNP分化及与维管束的关系

水稻AVB基因籼粳亚种间2970bp位点SNP分化及与维管束的关系

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作者：于占洋西南大学

学位级别：硕士

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是研究植物功能基因的模式作物。水稻的株型研究一直是水稻育种的重点。水稻的维管系统是决定水稻株型的重要因素，连通从根部到地上部分的整个植物体，是营养物质和水分进行长途运输的通道，并为... 详细信息

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是研究植物功能基因的模式作物。水稻的株型研究一直是水稻育种的重点。水稻的维管系统是决定水稻株型的重要因素，连通从根部到地上部分的整个植物体，是营养物质和水分进行长途运输的通道，并为植物体提供机械支撑能力。在进化过程中，水稻的籼粳稻品种间在维管系统特别是维管束的数目上出现了差异。AVB基因是西南大学水稻研究所在2014年克隆的在水稻维管束发育过程中起重要作用的基因。研究中我们发现AVB基因存在可变剪接，并且在初步收集到的籼粳稻材料中，AVB基因可变剪接片段的边缘序列在籼粳稻材料间发生了分化：在籼稻材料里AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是G碱基，而在粳稻材料里，边缘碱基则是A碱基。可变碱基边缘序列的改变造成了AVB基因可变剪接片段的剪接效率发生变化，而这个变化有可能是造成籼粳稻不同品种间维管系统产生差异的一个重要原因，因此本文针对籼粳稻维管系统开展了一系列的研究，其研究结果如下：\n 1．水稻籼粳亚种间SSR分析\n 基于已经报道的与籼粳稻分化相关的34对SSR引物，采用基因频率分类方法，准确地将140份水稻品种划分为典型粳稻、粳稻、籼稻和典型籼稻四大类；通过聚类分析及主成分分析，将140份水稻品种划分成籼稻和粳稻两大类。对水稻品种进行分类，较好的反映出供试材料间的遗传背景及其籼粳属性。\n 2．水稻籼粳亚种间维管系统差异分析\n 在本研究中，我们依据SSR标记对收集到的水稻栽培品种进行籼粳亚种分类，以分类结果的依托，全面系统地研究了籼粳亚种的维管系统的差异情况，得到了以下结果：\n （1）籼粳亚种间剑叶宽差异显著，籼稻显著大于粳稻。\n （2）籼粳亚种间穗颈轴大小维管束数差异显著。籼稻穗颈轴大小维管束数均极显著大于粳稻，且籼稻穗茎轴直径极显著大于粳稻。\n （3）籼粳亚种间倒一节大维管束数有明显的差异，籼稻倒一节大维管束数极显著大于粳稻，且籼稻倒一节直径极显著大于粳稻。籼粳稻倒二节大小维管束数均差异不明显。籼稻倒二节直径显著大于粳稻。\n （4）籼粳亚种间一次枝梗数无明显差异，但籼稻二次枝梗数极显著大于粳稻，且籼稻穗粒数极显著大于粳稻。\n 相关分析表明，影响穗粒数最大的因素是二次枝梗数，其次为倒一节大维管束和穗颈轴大维管束；影响二次枝梗数最大的因素是一次枝梗数和穗颈轴大维管束。\n ***基因在籼粳亚种间SNP位点分析\n 将所有籼稻和粳稻进行 AVB基因的测序，在粳稻材料中 AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是A碱基，而籼稻材料中AVB基因可变剪接片段的边缘碱基是G碱基，并且可变剪接片段的边缘碱基差异会造成AVB基因的两个转录本在籼粳材料中有不同的表达水平。本实验采用探针法定量 AVB基因小转录本的表达水平，典型粳稻品种 AVB基因的小转录本的表达水平显著高于典型籼稻品种中的表达水平，并且这种差异达到了极显著水平，这说明籼粳稻间AVB基因可变剪接片段的边界碱基的差异确实造成了籼粳稻品种间 AVB基因可变剪接片段剪接效率的差异。分析结果表明，在粳稻材料中，AVB基因可变剪接片段的剪接效率要高于籼稻材料中的剪接效率。

关键词：水稻籼粳亚种维管系统基因测序

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植物BSP基因的起源及水稻OsBSP3基因功能的初步研究

植物BSP基因的起源及水稻OsBSP3基因功能的初步研究

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作者：费玉叶扬州大学

学位级别：硕士

BSP (Bark storage protein)蛋白被称为树皮储藏蛋白,它在温带落叶树的氮代谢机制中有着极其重要的作用。与种子的储藏蛋白非常相似,即秋天时,叶片中的蛋白降解,释放出的氨基酸被转运到树皮中,由韧皮部细胞合成BSP蛋白,第二年春天,这些... 详细信息

BSP (Bark storage protein)蛋白被称为树皮储藏蛋白,它在温带落叶树的氮代谢机制中有着极其重要的作用。与种子的储藏蛋白非常相似,即秋天时,叶片中的蛋白降解,释放出的氨基酸被转运到树皮中,由韧皮部细胞合成BSP蛋白,第二年春天,这些储藏蛋白就分解成氨基酸再次转运到新芽和新叶中,为树木的快速生长提供足够的氮源。尽管已有的研究表明杨树中BSP成员参与到氮素的储存与转运,在杨树等植物的生长发育中具有非常重要的作用,但是当前对BSP基因的起源和进化机制尚不明确,尤其是该基因在单子叶植物中的生理和形态功能尚不清楚。为了深入研究BSP基因的起源和进化规律,本研究通过生物信息学方法对植物中BSP基因及同源基因进行了物种间分布分析、系统发育分析和功能分化分析,系统阐述了植物BSP基因的起源和进化规律；并利用反向遗传学手段对水稻中的BSP基因进行了功能的初步研究。主要结果如下：1.植物BSP基因最早出现在水生的轮藻,并在维管植物基因组中普遍存在。以水稻BSP基因作为检索序列,对NCBI的nr蛋白质数据库、Phytozome植物基因组数据库等检索发现,BSP基因在已经完成测序的维管植物基因组中至少具有1个同源基因。有证据表明陆生植物起源于水生的轮藻(Charophyta),轮藻与陆生植物又被统称为链球藻(Streptophyte),轮藻基因组中具有了很多与陆生植物所特有的基因。本研究进一步对轮藻Klebsormidium flaccidum的基因组进行搜索,发现在该基因组中具有1个基因编码BSP蛋白；而在其它的已经完成测序的Chlorophyta类绿藻中进行搜索,没有发现Chlorophyta类绿藻中具有BSP基因,由此表明绿色植物的BSP基因最早起源于轮藻。但对苔藓植物小立碗藓(Physcomitrella patens)的基因组进行全面的检索,结果没有发现在该基因组中具有编码BSP蛋白的基因,可能是在该基因组中发生了基因丢失。2.植物BSP基因具有明显的功能分化的2个亚族。运用极大似然法和距离法构建的系统发育树结果显示,可以将植物的BSP基因家族分成2个亚族,分别命名为A亚族和B亚族,其中A亚族中包含有轮藻、蕨类植物、裸子植物和被子植物的基因；而B亚族中包含有裸子植物和被子植物的基因。这些结果表明A亚族是比较古老的亚族,而B亚族是由于A亚族的基因通过复制产生的,并且由于受到较小的选择压力,而产生了的新的序列特征。基于极大似然法对植物BSP基因亚族间进行功能分化分析,结果发现在两个亚族之间存在明显的进化速率的差异,并筛选到了9个对亚族间功能分化起重要作用的氨基酸位点。3.水稻OsBSP3基因受低温与6-BA非生物逆境的调控。为研究水稻BSP基因家族成员OsBSP3基因的功能,利用反向遗传学和分子生物学等手段发现该基因主要在水稻茎秆和叶鞘中表达量高,同时基因的表达量受到低温与6-BA的显著抑制。不同温度下,不同转基因植株的发芽率显著不同,低温下水稻野生型和过表达种子的发芽率明显低于突变体,高温下野生型和过表达种子的发芽率明显高于突变体。4.水稻OsBSP3基因与维管束的发育相关。水稻茎秆和叶鞘制作的树脂切片,观察发现野生型、过表达和突变体植株的细胞大小和细胞宽度呈显著性差异,野生型最大,过表达次之,突变体最小；同时茎秆中大、小维管束的个数也呈现相似的规律,即野生型的维管束个数最多,突变体维管束个数最少。由此推测OsBSP3基因的过量表达或者基因的突变有可能对植株的维管系统的生长发育有抑制作用,只有该基因正常适量的表达才有利于水稻维管系统的正常发育。上述结果表明,绿色植物的BSP基因起源于细菌为供体的水平基因转移,起源的时间可能是在轮藻与Chlorophyta类绿藻分化之后,而在陆生植物产生之前。同时水稻中的OsBSP3基因可能参与植物维管系统的发育以及6-BA的非生物胁迫响应过程。

关键词：水稻 OsBSP3基因起源水平基因转移功能分化分析非生物胁迫维管系统

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