一、Auxin distribution and transport during embryogenesis and seed germi-nation of Arabidopsis(论文文献综述)
魏一鸣[1](2021)在《玉米籽粒发育调控基因ZmNPF7.9和ZmAPP1的克隆与功能分析》文中认为玉米(Zea mays L.)是世界三大重要的粮食作物之一,也是饲料和工业原料的重要来源。而玉米籽粒发育又是产量和品质形成的重要基础,对玉米籽粒发育突变体的研究可以为玉米遗传改良提供理论参考。本研究中,我们从EMS诱变的B73突变体库中筛选了两个玉米籽粒发育突变体nrt1/ptr family 7.9(npf7.9)和a p-loop GTPase protein 1(app1),并通过图位克隆鉴定到相应的基因,分别命名为Zm NPF7.9和Zm APP1。通过分子生物学、生物化学和遗传学的手段深入解析了这两个基因的功能,主要结果如下:1.Zm NPF7.9基因的克隆与功能分析npf7.9突变体籽粒变小、粒重显着下降。重要的是,突变体植株生长与野生型除了株高略微降低,其它性状无明显差异。遗传分析表明该突变表型为受单个核基因控制的隐性性状。图位克隆结果表明在npf7.9-ref突变体中基因Zm00001d019294发生了单核苷酸突变(G到A),导致TGC(Cys/C)到TAC(Tyr/Y)密码子转变。同时我们检测了该基因在等位突变体npf7.9-1中的突变情况,发现在基因第四个外显子存在一个G→A的单碱基替换导致翻译提前终止。等位杂交测试进一步证实了Zm NPF7.9的突变是导致表型产生的原因。该基因编码一个NRT1/PTR Family(NPF)家族的硝酸盐转运蛋白,故命名为Zm NPF7.9。ZmNPF7.9基因在玉米胚乳传递细胞层中特异表达,透射电镜观察发现npf7.9突变体胚乳传递细胞发育迟缓,授粉后6天的传递细胞仍没有壁内突的结构,从而影响了玉米籽粒中贮藏物质的积累。利用异源表达爪蟾卵母细胞系统,对注射Zm NPF7.9-c RNA的卵母细胞进行功能分析发现,Zm NPF7.9是一个低亲和力、p H依赖的双向硝酸盐转运体。同时利用玉米原生质体表达Zm NPF7.9-e GFP融合蛋白,发现该蛋白定位于细胞质膜。以上结果表明,Zm NPF7.9在胚乳传递细胞层发挥功能,负责从母体组织向发育中的胚乳运输营养物质。通过检测野生型和npf7.9突变体成熟籽粒中的硝酸盐和淀粉含量发现,npf7.9突变体中硝酸盐及淀粉含量显着降低,这可能是导致npf7.9突变体粒重下降的原因。我们利用转录组学和代谢组学的方法深入解析了npf7.9突变体和野生型在基因表达和代谢水平方面的差异。结果发现在npf7.9突变体中多数与糖酵解/糖异生、碳固定、碳代谢和氨基酸生物合成途径相关的关键基因均显着下调。同时在突变体中脂类和氨基酸等代谢物也显着下调。以上结果表明,Zm NPF7.9通过调节营养物质的运输和代谢,在玉米籽粒发育和粒重中发挥了特定的作用,这可能为玉米遗传改良提供有用的基因资源。2.ZmAPP1基因的克隆与功能分析与野生型相比,app1突变体表现为籽粒变小、种皮皱缩、粒重显着下降的表型。组织学切片实验结果表明,app1突变体胚乳传递细胞层和糊粉层细胞结构分化异常,主要表现为胚乳传递细胞层结构呈不规则的立方体细胞形状,糊粉层细胞排列紊乱。app1突变体中央淀粉胚乳细胞发育迟缓,干物质积累减少。我们还发现app1突变体胚胎发育迟缓,其胚胎尽管可以分化出成熟胚的结构,但不能正常萌发。通过体外胚挽救实验,突变体的胚可以长出幼苗,但幼苗生长缓慢最终死亡。遗传分析表明,app1突变体的表型是受单个核基因控制的隐性性状。对籽粒性状进一步深入分析发现,app1突变体醇溶蛋白及淀粉含量降低、可溶性糖含量升高、碳氮比升高。这些结果表明突变体胚乳细胞发育缺陷导致营养物质积累失衡,从而产生了小籽粒的表型。图位克隆结果表明,基因Zm00001d047046的第一个外显子上发生了一个G→A的转变,该突变导致氨基酸由天冬氨酸转变为天冬酰胺。同时我们利用CRISPR技术获得了Zm APP1敲除的转基因株系并进行等位测验,进一步证实了Zm APP1蛋白的功能缺失导致了籽粒发育缺陷的表型。Zm APP1是一个组成型表达的基因,但在早期的籽粒表达较高,这说明Zm APP1在籽粒的早期发育过程中起关键作用。通过进化树及蛋白序列特征分析发现,Zm APP1含有一个保守GTP结合结构域,属于P-loop GTPase家族的一个成员。体外酶活实验进一步证实了Zm APP1具有GTP水解酶活性。同时利用玉米原生质体表达Zm APP1-e GFP融合蛋白发现APP1编码一个线粒体定位的GTPase。ZmAPP1与枯草芽孢杆菌的YIq F和人类中核糖体组装因子MTG1同源。定量检测发现app1突变体中编码线粒体核糖体蛋白的基因转录本积累,这暗示Zm APP1可能参与了线粒体核糖体的组装。同时我们发现编码电子传递链复合体组分的线粒体基因在app1突变体中转录水平提高。通过进一步检测野生型和app1突变体中线粒体蛋白的表达水平,发现突变体中线粒体蛋白水平存在不同程度地变化。这说明Zm APP1蛋白的突变影响了线粒体内的蛋白稳态平衡。另外我们发现app1突变体中线粒体超级复合体I+III2的丰度及活性均降低,突变体线粒体结构明显受损,没有明显的嵴结构,线粒体内多空腔,导致胚乳中活性氧过量积累,从而促使胚乳细胞程序化死亡提前,这表明Zm APP1通过维持线粒体的结构和功能影响籽粒发育。
邵东杰[2](2021)在《AtPRP17调控拟南芥根和胚发育的研究》文中研究说明COP9信号复合体(COP9 signalosome,CSN)可以与不同类型的Cullin-RING E3泛素连接酶(Cullin–RING E3 ubiquitin ligases,CRLs)相互作用,参与多个发育过程,例如植物的光形态建成、花的发育、生长素信号途径和赤霉素信号途径等。但拟南芥中COP9信号复合体的活性是如何受调控的研究还比较少。本研究以COP9信号复合体的亚基CSN4作为诱饵蛋白,通过酵母双杂交筛选到其互作蛋白AtPRP17。为了进一步探究AtPRP17与COP9信号复合体活性之间关系,我们以拟南芥atprp17突变体为研究对象,综合利用细胞、遗传和生化等相关实验技术,解析了AtPRP17调控拟南芥根端分生组织维持与胚胎发育的分子机制,主要结果如下:(1)AtPRP17与CSN4互作,并且AtPRP17位于CSN4的上游发挥作用。通过酵母双杂交、双分子荧光互补以及蛋白质免疫共沉淀等实验技术证明AtPRP17与CSN4存在相互作用。遗传学实验发现AtPRP17位于CSN4上游调控根的伸长。(2)AtPRP17参与拟南芥根端分生组织的维持过程。atprp17突变体呈现主根较短和根端分生组织较小的表型,根冠柱干细胞的分化异常,并且静止中心QC(Quiescent Centre)细胞特异表达的p WOX5::GFP的信号明显增强,表达范围明显变大。这表明AtPRP17通过影响QC参与调节拟南芥根端分生组织的维持。(3)AtPRP17调控COP9信号复合体活性,参与生长素信号途径。COP9信号复合体可以使SCFTIR1类型E3泛素连接酶的CUL1亚基去类泛素化,从而影响E3泛素连接酶的活性,进而调控AUX/IAA蛋白的降解过程,在生长素信号中起作用。研究发现AtPRP17突变降低COP9信号复合体的去类泛素化活性,同时减慢AUX/IAA蛋白的降解过程。转录组分析发现AtPRP17参与调节生长素相关基因的表达;其次,高温处理、外施生长素IAA以及对生长素相关Marker DR5::GFP和p PIN1::PIN1-GFP的观察,结果均表明AtPRP17突变影响生长素信号途径。(4)AtPRP17作为剪接因子参与CSN3和CSN7的可变剪接。通过In-GFP报告基因的方法,证实AtPRP17突变影响植物体内pre-m RNA的剪接过程,同时亚细胞定位分析显示AtPRP17定位在核斑内,这表明AtPRP17是一个剪接因子。RNA-seq数据显示atprp17-1突变体内有280个基因出现异常可变剪接,其中包括编码COP9信号复合体亚基的基因CSN3和CSN7。(5)AtPRP17在拟南芥胚胎发育过程中起作用。atprp17突变体种子皱缩,从授粉后第5天开始,突变体的胚胎出现发育迟缓、子叶原基较短、子叶夹角偏大以及胚胎基部区域细胞排列紊乱等异常情况,这表明atprp17-1突变体中胚胎的模式发生改变。综上所述,AtPRP17通过两条途径参与拟南芥根端分生组织的维持:一条途径是AtPRP17与CSN4互作,另一条途径是AtPRP17作为剪接因子参与CSN3和CSN7的可变剪接,这两条途径均可以影响到COP9信号复合体的活性,进而影响AUX/IAA蛋白的降解速率,参与生长素信号途径调控的根端分生组织的维持过程。另外,AtPRP17通过影响胚胎顶部和基部的发育模式在胚胎发育过程中起作用。
李曼菲[3](2021)在《KNR6调控玉米行粒数的分子机理研究》文中指出玉米(Zea mays L.)产量是一个复杂数量性状,受多基因控制。行粒数(kernel number per row,KNR)、穗行数(kernel row number,KRN)、穗长(ear length,EL)和穗重(ear weight,EW)是籽粒产量的组成因子。KERNEL NUMBER PER ROW6(KNR6)为本实验室前期克隆的一个控制穗长和行粒数的基因,深入解析KNR6调控行粒数的作用机制和遗传调控网络,将有助于人类认识产量性状形成的遗传学基础和调控机理,也有利于指导育种实践。本研究主要结果如下:1.KNR6与AGAP蛋白互作:采用免疫沉淀-质谱分析(immunoprecipitation mass spectrometry,IP-MS)共鉴定到135个KNR6互作蛋白。这些蛋白分别参与RNA翻译、生物合成与催化、能量代谢以及细胞内蛋白转运等重要生物过程。通过酵母双杂(yeast two hybrid,Y2H)、萤火虫荧光素酶互补技术(firefly luciferase complementation Imaging assay,LCI-assay)、双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,Bi FC)、蛋白质体外结合实验(pull-down assay)等实验,验证了KNR6与一个玉米Arf GTPase activating protein(AGAP)的物理互作。基因表达分析也揭示,KNR6与AGAP具有相似的表达模式和表达区域,暗示这两个基因的编码产物可能在相同的组织区域内富集,为这两个蛋白的互作提供了可能。2.KNR6具有蛋白激酶活性并能磷酸化AGAP:体外表达并纯化KNR6重组蛋白,自磷酸化和底磷酸化物活性检测证实,KNR6具有自磷酸化活性,但突变第74位或第172位氨基酸导致KNR6激酶活性丧失,表明第74位和第172位氨基酸是KNR6激酶活性所必需的。γ-[18O4]-ATP标记磷酸化分析共检测到包含AGAP在内的63个蛋白为KNR6的磷酸化底物,这些检测到的磷酸化底物蛋白主要参与DNA转录、蛋白结合、细胞转运和发育进程等生物过程。体外磷酸化证实AGAP和两个14-3-3蛋白为KNR6的磷酸化底物。酵母三杂分析证实KNR6、AGAP和14-3-3蛋白能互作形成三聚体结构,因此推测14-3-3蛋白可能作为小分子辅助因子参与到KNR6-AGAP的调控途径。3.AGAP在营养和生殖发育中具有多效性:通过CRISPR/Cas9系统,创制了导致AGAP编码提前终止的突变体材料(AGAP knock-out lines,agapko)。发现agapko1家系与野生型(non-transgenic sibling,AGAPNT)相比,花序分生组织(inflorescence meristem)变短、成熟果穗长度变短、果穗上每行籽粒数目减少;agapko2家系植株矮小、茎秆扭曲、叶片弯曲,特别是雌穗发育显着受到抑制且无法正常繁殖、雄穗呈现爪状、花粉管形态异常。因此认为AGAP具有多效性同时影响植株的营养和生殖发育。4.AGAP与KNR6遗传互作共同调控玉米穗长和行粒数:为证实AGAP与KNR6的互作,通过CRISPR/Cas9系统创制了KNR6突变体,相对野生型,KNR6突变体的花序分生组织长度变短、穗长变短、行粒数减少。将knr6ko1与agapko1杂交,在F2群体中分离出AGAP/KNR6、agapko1/KNR6、AGAP/knr6ko1和agapko1/knr6ko1基因型,表型分析发现两个单突变体(agapko1/KNR6和AGAP/knr6ko1)的穗长和行粒数比野生型AGAP/KNR6的短,而双突变体agapko1/knr6ko1的穗长比两个单突变体更短、行粒数更少,即2个基因突变能够增强单基因突变异常表型,表明AGAP与KNR6遗传互作共同调控穗长和行粒数。5.AGAP和Arf GTPase1互作参与囊泡运输:亚细胞定位结果表明AGAP与2个Arf GTPase1(ARF1)蛋白定位于高尔基体。LCI-assay和Bi FC分析发现2个ARF1亚家族成员能与AGAP蛋白物理互作。透射电镜观察发现,agapko细胞中的高尔基体片层变薄、结构弯曲,表明AGAP影响高尔基体形态。另外,agapko根表皮细胞中FM4-64标记的内吞体的内化延迟,BFA(brefeldin A)小体集聚减少,显示AGAP可能参与囊泡运输。推测AGAP与ARF1互作共同参与内吞作用和高尔基体/内质网网络的囊泡运输。KNR6磷酸化AGAP激活AGAP,调控AGAP与ARF1参与的细胞内的囊泡运输。KNR6参与的囊泡运输能维持雌穗花序中生长素含量的平衡,调控花序分生组织发育,影响穗长和行粒数。
吴玲玲[4](2021)在《OsPIN1同源基因对水稻根系发育的影响》文中指出生长素输出载体PIN通过影响生长素的梯度分布而调控植物生长发育的多个过程。PIN1的研究在拟南芥中已经非常多,但水稻中关于PIN1的研究甚少。我们课题组前期通过CRISPR/Cas9技术获得了pin1a pin1b和pin1c pin1d双突变体。在此基础上,本论文通过杂交得到三突变体pin1a pin1b pin1c、pin1a pin1b pin1d和四突变体pin1a pin1b pin1c pin1d,并运用生理学和分子生物学方法进一步探究了OsPIN1同源基因对水稻根系发育的影响,获得以下结果:1.OsPIN1同源基因共同调控水稻主根、侧根和不定根的发育。五天苗龄的三突变体pin1a pin1b pin1c和pin1a pin1b pin1d均表现为独根,不定根原基起始细胞不能形成;在距离根基部大约0-2 cm之间的主根上,两个三突变体都无侧根形成。pin1a pin1b pin1c pin1d四突变体缺失整个根系组织,但其在胚形成过程中胚根原基能正常形成。2.OsPIN1a和OsPIN1b的突变影响水稻对外源生长素和细胞分裂素的敏感性。在不同浓度的NAA、6-BA和NPA处理下,pin1a、pin1b和pin1a pin1b双突变体植株的株高、主根长和不定根数均随浓度的增加降低,但与pin1a、pin1b突变体相比,pin1a pin1b双突变体对6-BA、NAA和NPA的响应较弱。3.部分生长素相关基因和不定根发生基因的表达量在三突变体pin1a pin1b pin1c、pin1a pin1b pin1d和四突变体pin1a pin1b pin1c pin1d中发生变化。介导生长素信号转导的部分基因的表达受到抑制,如Os ARF家族中的Os ARF9、Os ARF12、Os ARF16和Os IAA家族中的Os IAA11、Os IAA20和Os IAA23。生长素输入载体Os AUX家族中的Os AUX1、Os AUX2和Os AUX4和生长素合成基因Os YUC家族中的Os YUC3和Os YUC4表达均受到抑制。不定根发生相关基因CAND1、CRL4、CRL5和ERF3的表达也受到抑制。4.异源表达拟南芥AtPIN1能部分回复OsPIN1多突变体的表型。将拟南芥AtPIN1转入pin1a pin1b pin1c三突变体中,能部分回复该三突变体不定根缺失,侧根缺陷以及地上部分向重力性缺失的表型。qRT-PCR结果表明,异源表达拟南芥AtPIN1也能部分恢复生长素合成和转运相关基因的表达水平。综上所述,OsPIN1同源基因协同参与调控水稻胚根、不定根和侧根的发生发育;拟南芥和水稻PIN1蛋白在功能上部分保守。本研究阐明了水稻中OsPIN1的精细调控机制,丰富了水稻根系发育的分子机制。
孙梦坤[5](2021)在《拟南芥zar1的RNA-seq分析及ZAR1的配体筛选》文中指出植物的双受精、受精后合子的激活、胚胎发育等过程的分子机制一直是植物生殖生物学研究的重点问题。在胚胎发生的过程中,合子的不对称分裂对胚胎的体制模式建成至关重要。我们前期研究发现,富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like protein kinases,LRR-RLKs)家族成员蛋白ZAR1(zygotic arrest1,ZAR1),调控合子不对称分裂,并影响分裂后其子细胞的细胞命运。受精前,ZAR1在成熟胚囊的中央细胞、卵细胞和助细胞中均有表达;受精后,ZAR1在合子和胚乳中表达;ZAR1蛋白可以与Ca2+-Ca M1和异三聚体Gβ蛋白的发生相互作用,共同调控合子不对称分裂和分裂后顶-基细胞的细胞命运决定。通过对ZAR1突变体zar1-2和野生型Ler,从配子体发生到合子第一次不对称分裂完成的发育时期进行RNA-seq和数据分析,获得了ZAR1受体激酶在合子发育过程中共表达或者差异表达的基因,找到15个可能与ZAR1相互作用的小肽蛋白ZI1~ZI15。这些小肽大多都是分泌型富含半胱氨酸(cysteine-rich peptides CRPs)家族成员,可能作为ZAR1激酶的配体参与合子不对称分裂过程。我们通过酵母双杂交方法,对筛选到的这15个小肽蛋白进行初步检测,发现ZI2,ZI6,ZI14能够与ZAR1的胞外LRR结构域发生相互作用;ZI9与ZAR1胞外域发生弱的相互作用,ZI1,ZI10,ZI13,本身带有自激活活性,与ZAR1相互作用还需要进一步确认。需要对ZI2,ZI6,ZI14这3个候选配体的小肽和ZAR1的相互作用通过体外pull-down实验再次验证,并通过突变表型或者表达模式,找到ZAR1调控的合子不对称分裂的真正配体。
宋松泉,刘军,唐翠芳,张文虎,徐恒恒,张琪,高家东[6](2020)在《生长素代谢与信号转导及其调控种子休眠与萌发的分子机制》文中研究表明种子萌发是一个由遗传和环境因子共同调控的复杂过程,其中植物激素调节可能是种子植物萌发过程中的一种高度保守的机制.生长素是植物中的一种最重要的信号分子,调控植物生长发育的各个方面,包括形态发生和对环境变化的响应等.生长素通过多条平行的途径被生物合成和失活,也通过典型和非典型途径被感受和转导.生长素在种子休眠和萌发中的作用主要受其生物合成与分解代谢以及信号转导途径的调控.本文主要综述了生长素的生物合成与代谢、生长素的信号转导以及它们对种子休眠与萌发的调控的研究进展.此外,我们也提出了在本领域需要进一步研究的科学问题,试图为解释生长素调控种子休眠与萌发的分子机理提供参考.
黎家,李传友[7](2019)在《新中国成立70年来植物激素研究进展》文中研究说明植物激素是指植物通过自身代谢产生的,在很低浓度下就能产生明显生理效应的一些有机信号分子,在植物生长发育及环境响应过程中具有至关重要的作用.中国科学家利用植物组织离体培养、以突变体为主导的分子遗传学手段及以水稻农艺性状为核心的植物激素研究策略,在植物激素的生理功能、生物合成及代谢、信号感知及传导等方面均取得了较大的成就,较好地推动了植物激素的理论研究及生产应用.本文主要总结了我国科学家在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素研究中取得的重要进展,以此来启发并激励我国年轻一代植物学家能在植物激素研究中取得更多具有原始创新性的研究成果.
任梓铭[8](2019)在《基于气培体系的石蒜属植物小鳞茎发生及发育机理研究》文中认为石蒜科(Amaryllidaceae)石蒜属(Lycoris)为东亚特有的多年生球根花卉,具有重要的观赏、药用及生态价值。中国是石蒜属植物的主要分布产地,其中又以占据了全国80%以上种质的浙江、江苏省等,为石蒜属植物种质资源的多样化分布中心。石蒜属植物花色丰富、花型独特,已逐渐成为了优良的鲜切花、盆花及园林景观配置材料。然而由于受到幼年生长期长、自然繁殖率低的限制,自然繁殖方式已不能满足持续增长的鳞茎需求量,并且大规模的鳞茎采挖,已经对石蒜属植物野生资源造成了严重破坏,高效人工繁育体系的建立迫在眉睫。本研究以目前园林应用广泛的两种石蒜属植物:换锦花(Lycoris sprengeri,Ls)及忽地笑(Lycoris aurea,La)为研究材料,基于气培条件下的鳞茎块繁殖法,从形态学、细胞学、亚细胞学、生理水平上对石蒜属植物的小鳞茎发生及发育过程展开比较研究。首次在石蒜属植物研究中结合PacbioIso-seq和Illumina RNA-seq进行联合测序,构建了石蒜属植物全长参考转录组及小鳞茎发生及发育相关基因池数据库,并基于该平台系统地进行了种间及种内两种比较模式下的差异表达基因筛选及功能分析,初步揭示了创伤诱导的乙烯生物合成及其信号传导与小鳞茎发生能力间的相关性,将研究目标聚焦在基盘切割造成的创伤刺激引起的乙烯生物合成及其信号传导、植物创伤响应反应与创伤诱导的植物再生关系中。本研究为进一步解析石蒜属植物小鳞茎发生及发育的分子机理,以及有效推动原产于我国的野生球根花卉的人工繁育体系构建及种球商品化育种的实现具有重要意义。主要研究结果概括如下:1.气培条件下石蒜属植物小鳞茎发生及发育阶段确定为了探究在自然条件下的石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程,在不添加外源植物生长调节剂的情况下,通过基盘切割处理诱导小鳞茎发生的方式建立了气培小鳞茎发生及发育研究体系,并从形态学、组织学、亚细胞学、生理水平等层面展开种间对比研究,首次将气培条件下的石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程划分为四个主要阶段:(1)早期感受阶段(0-3d),(2)腋芽萌发及伸长阶段(3-9d),(3)小鳞茎形成阶段(9-15d),(4)小鳞茎发育及膨大阶段(15-45d)。并基于再生小鳞茎数量统计分析,将两者分别定义为高增殖率表型(Ls)和低增殖率表型(La)。同时,经由该体系确定的小鳞茎发生方式、发生组织部位以及发生关键时期,为后续转录组测序取样点的选择提供了充分的数据支持。2.基于“腋芽起源”的小鳞茎发生方式确定本研究基于气培体系证实了石蒜属植物小鳞茎的腋芽发育起源方式。并基于小鳞茎于鳞片远轴端连接基盘处组织发生的特点,揭示了基盘结构在这一过程中的必要性。同时,气培体系还揭示了石蒜属植物“由顶向基”的小鳞茎发生方式,即由内层鳞片向外层鳞片发生;亚细胞学分析进一步揭示了淀粉粒在这一过程中的旺盛代谢活动,表明在受到基盘切割刺激后,细胞中淀粉代谢响应的迅速性,也首次将球根花卉小鳞茎发生及发育这一生物学过程的研究聚焦到发生前期无肉眼可见形态变化的感受态阶段(0~6h)。3.联合测序构建石蒜属植物全长参考转录组基于建立的气培发生研究体系和划分的四个主要生长阶段,对两个种的小鳞茎发生及发育过程进行了时间序列的对比取样(Oh,6h,48h,6d,15d,27d,36 d),在石蒜属植物研究中首次结合Pacbio Iso-seq及Illumina RNA-seq开展双平台联合测序,通过分平台测序并整合两平台测序结果,构建获得了石蒜属植物的全长参考转录组。利用Illumina HiSeq Xten转录组测序平台完成了换锦花及忽地笑两个种7个时期共计42个样品的测序,共得到352.12Gb原始下机数据(Clean Data)。经过进一步质控后共获得Final cleaned reads换锦花为486,423,193条,忽地笑为526,792,197条。其中,换锦花的Final cleaned reads被进一步用于校正Pacbio Iso-seq数据中的低质量序列,该平台共获得转录本序列258,031条。七个均匀选自小鳞茎发生及发育阶段的样品等量混合后于Pacbio RS II平台进行全长转录组测序,获得Clean data共计10.39 Gb。其中低质量序列经由Illumina clean reads进一步校正,联合高质量序列共同去冗余后获得全长转录本序列37,518条。经过两平台数据整合及质控后,获得最终Finaltranscriptome assembly包含全长转录本序列285,128条,预测基因数量为204,933个。以构建的“参考转录组”为参,获得Illumina平台所得Clean reads的比对率分别为76.75%(换锦花)和68.35%(忽地笑)。共鉴定获得转录因子及转录调节子分别为4,074个及1,262个。通过与多个蛋白数据库比对,及GO和KO注释,获得了全长转录本的基因注释结果。4.石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程中的比较转录组数据分析本研究采用ImpulseDE2方法分别获得种间差异表达基因(Differentially expressed gene,DEG)112,779个(Lavs Ls),种内DEG为换锦花67,973个,忽地笑36,251个。全局热图分析揭示了基盘切割处理后6h基因表达的显着性差异,表明转录水平的调控和种间差异的发生远早于形态变化的出现,其中6 h瞬时上调表达基因在换锦花中占比最大,而瞬时下调表达基因则是忽地笑中占比最大的部分。KEGG富集分析获得的与乙烯生物合成密切相关的代谢途径、氨基酸生物合成、半胱氨酸和蛋氨酸代谢在两种中表现出基因表达模式的显着差异,初步揭示了高增殖率表型与活跃乙烯生物合成的密切相关性,并首次提出了创伤诱导的内源乙烯合成在石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程中的重要作用。(1)小鳞茎发生促进型中活跃的乙烯生物合成及信号传导本研究首次提出了应对基盘切割的活跃的乙烯生物合成及信号传导与石蒜属植物小鳞茎发生能力紧密相关。种间表达量对比分析揭示了乙烯生物合成及信号传导路径关键基因ACO,ACS,ERS1,ERS2,ETRI,ETR2,EIN4,CTR1,-EIN2,EIN3/EIF1在高增殖率表型(Ls)中的显着上调表达模式,表明活跃的乙烯合成可能对创伤诱导的小鳞茎发生具有一定促进作用。并基于乙烯的创伤响应性,通过分析创伤响应相关基因进一步揭示了快速的创伤响应能力与小鳞茎发生能力间的相关性;(2)基盘切割的双重作用不同于传统研究中基盘切割破坏顶芽,从而促进腋芽萌发的研究方向,本研究基于创伤响应相关基因ANAC071、RAP2.6L、ACS2、LOX2等在高增殖率表型(Ls)中的快速响应性,揭示了基盘切割在石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程中的“双重作用”:一方面基盘切割消除了鳞茎内部的顶端优势,通过调控生长素转运促进小鳞茎(腋芽)萌发;另一方面基盘切割造成的创伤可能作为一种信号启动并促进了小鳞茎(腋芽)发生。同时,占比最高的转录因子(TF)和转录调节子(TR)家族的ERF和AUX/IAA共同揭示了乙烯和生长素在石蒜属植物小鳞茎发生及发育过程中的关键参与性,并提出生长素对小鳞茎发生的调控可能经由响应生长素而产生的乙烯介导,而作为一种防御性响应激素,乙烯的合成又对生长素转运产生影响,二者相互作用,共同参与调控石蒜属植物小鳞茎的发生及发育。
胡颖[9](2019)在《拟南芥胚胎发育中TOM40基因的生物学功能研究》文中认为双受精是被子植物发育的标志性事件,在双子叶植物的双受精过程中一个精细胞与卵细胞融合形成合子,经过一系列的细胞分裂与分化发育为胚胎直至形成种子;另一个精子与中央细胞融合形成胚乳,其间经历了合胞体和细胞化阶段,它为胚胎发育提供营养,直至发育晚期降解并消失。早期胚胎发生形成了植物基本组织的前体,在过去数十年中,科学家们对拟南芥胚胎发育的机制进行了深入研究,发现其胚胎发生和模式建成的过程是高度程序化的,这些事件被一个精确而复杂的基因表达网络所调控,一系列基因参与了拟南芥胚胎发育和模式建成的过程。线粒体外膜转运酶(Translocase of the Outer Membrane,TOM)将细胞质中合成的蛋白前体转运进入线粒体中,起到门户通道的作用。前人对不同物种中TOM40蛋白的生物学功能进行了研究,结果表明该蛋白在酵母中的表达水平与氧离子的释放相关,在人类细胞中TOM40还被证实与衰老和疾病相关。然而在模式植物拟南芥中,关于TOM40的生物学功能仍然知之甚少。因此,本研究以拟南芥tom40的两个突变体为材料,利用生物信息学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等技术手段,研究发现AtTOM40基因的突变引起线粒体结构紊乱,导致胚胎发育异常,最终引起种子败育。同时,还利用酵母双杂交技术对拟南芥TOM复合体各亚基之间的相互作用关系进行了研究,为阐明TOM40在拟南芥中的作用机制提供了实验依据和新的信息,具有重要的理论意义。本研究获得的主要结果如下:1、首先利用生物信息学软件CLUSTALX(版本1.83)、MEGA4、SwissPdbViewer 4.01和PyMOL 1.7,以及在线数据库http://www.arabidopsis.org、http://blast.ncbi.nlm.nih.gov、http://swissmodel.expasy.org/、http://swissmodel.expasy.org、https://www.ebi.ac.uk/interpro/sequencesearch和http://ibs.biocuckoo.org,从氨基酸序列、进化关系分析、三维模建、结构域预测等方面对不同物种的TOM40蛋白进行了生物信息学分析,发现TOM40蛋白在不同真核生物中的氨基酸结构和序列比较保守,AtTOM40蛋白含有19个β-链片段结构域和2个α-螺旋结构,与油菜的同源性最高。以酵母TOM40为模板对双子叶植物拟南芥和单子叶植物水稻中TOM40的三维结构进行同源建模,三个物种中的TOM40蛋白主体结构基本重合,均含有19个β-链片段结构域的桶状蛋白,其中拟南芥和水稻的蛋白结构中含有2个α-螺旋结构。进一步对不同物种的TOM40蛋白进行结构预测,结果显示TOM40是一类真核生物中的孔状蛋白,在不同物种中该蛋白均存在一个孔状结构域,其大小从308个(拟南芥)氨基酸至387个(酵母)氨基酸不等,推测这个保守的孔状结构域的功能在于协助未折叠的多肽链运输进入线粒体。上述结果表明TOM40是一类较为保守的蛋白,在生物体中行使着基本的生物学功能。2、从拟南芥突变体库ABRC(Arabidopsis biological resource center)(http://abrc.osu.edu/)中购买了TOM40的两个T-DNA插入突变体SALK128170(tom40-1/+)和CS873594(tom40-2/+),并对其进行了鉴定和分析。利用三引物法对上述两个突变体的T-DNA侧翼序列进行鉴定,发现tom40-1突变体的T-DNA位于AtTOM40基因的第二个外显子上,tom40-2突变体的T-DNA位于AtTOM40基因的第七个外显子上。随后对两个突变体进行筛选和鉴定,发现其均为杂合突变体,无法获得纯合后代,同时两个突变体的雌、雄配子体发育不受影响,但在成熟角果中会出现异常的白化种子并最终死亡,两个突变体中的种子败育率分别为24.92%和25.04%,表明AtTOM40基因的突变导致胚胎隐性纯合致死。回复实验证实两个突变体的胚胎致死表型均可以被完全回复,表明AtTOM40基因的突变是造成败育的直接原因。3、对两个突变体进行胚珠透明观察发现,从心形期胚胎开始两个突变体中的胚胎发育出现异常,不能分化出正常的子叶和顶端分生组织等器官原基,类似球形时期的胚胎。对两个突变体中胚体的高度和宽度进行测量,结果表明胚体的体积会随着发育的进程而增大,但最终会发育停滞。对野生型和两个突变体的胚胎发育进程进行统计,结果表明随着发育的进程,两个突变体中类似球形胚的占比越来越高,其最终比例分别为24.39%和24.49%,与败育率相当。对tom40-1突变体中胚乳观察的结果表明,胚乳可以正常游离核分裂和细胞化。以上结果证实AtTOM40基因的突变会引起胚胎发育异常并最终败育,AtTOM40基因在拟南芥胚胎发育过程中起着重要作用。4、利用荧光实时定量PCR技术对AtTOM40基因的转录水平表达进行了检测,结果表明该基因在根、茎、叶、花、花序、授粉后1/3/5/7天的角果以及萌发后7天和14天的幼苗中都有表达,其中在成熟的花、花序和授粉后1天的角果中表达量较高。将AtTOM40启动子与GUS蛋白融合表达并检测GUS信号,结果显示在成熟叶片、毛状体、萌发7天的幼苗和花序中GUS信号较强,尤其是在成熟胚胎的子叶中表达强烈,但在花药、花丝、柱头等生殖器官中的GUS信号则较弱,甚至检测不到,推测AtTOM40基因参与了拟南芥营养生长和胚胎发育及器官原基分化,但不参与雌雄配子体的发育。进一步利用原位杂交技术研究了AtTOM40基因转录本在拟南芥胚胎中的表达模式,结果在不同时期的胚胎、胚乳游离核以及子叶中均检测到该基因的表达,表明AtTOM40基因参与了拟南芥胚胎和胚乳的发育过程。5、将AtTOM40启动子与GFP蛋白进行融合表达,同时对叶肉原生质体用Mitotracker Red染色。利用激光共聚焦扫描显微镜观察转基因植株叶肉原生质体中GFP荧光定位与Mitotracker染色,结果表明叶肉原生质体中的AtTOM40蛋白与线粒体荧光存在共定位现象,显示该蛋白为线粒体蛋白。利用超薄切片和透射电镜观察的技术对线粒体超微结构进行观察,结果发现tom40-1突变体胚胎细胞中的线粒体嵴结构无法正常形成。上述结果证实了AtTOM40基因在拟南芥中定位于线粒体,该基因编码的是一个线粒体蛋白,与生物信息学的预测结果相符。同时,该基因的突变会影响胚胎细胞的线粒体结构,表明该基因参与了线粒体的生物发生,从而影响拟南芥的胚胎发育。6、为了进一步研究AtTOM40基因的生物学功能,本研究还利用荧光实时定量PCR技术,以授粉后6天(DAP,Day after pollination)野生型种子和tom40-1突变体中白化种子为材料,对19个拟南芥线粒体外膜蛋白相关基因的表达情况进行了检测。结果发现14个基因表达发生了显着变化,证明AtTOM40基因的突变在转录水平上影响了线粒体外膜的功能,从而影响了线粒体的生物发生。对19个拟南芥胚胎发育和模式建成相关基因的表达水平也进行了检测,结果发现18个基因的表达均发生了显着变化,表明AtTOM40基因的突变导致胚胎发育和模式建成在转录水平发生变化。根据上述结果可以推测,AtTOM40基因的突变通过影响线粒体外膜功能从而影响拟南芥胚胎细胞的正常发育。7.利用酵母双杂交技术(Yeast two-hybrid)检测了拟南芥TOM40亚基与TOM复合体其他亚基之间的互作关系,结果发现TOM40能与TOM5和TOM9存在相互作用,TOM5与TOM7-1、TOM7-2、TOM9和TOM40都存在相互作用;TOM6与TOM7-1存在相互作用;TOM7-1与TOM7-2存在相互作用;TOM9与TOM7-1和TOM40存在相互作用。根据此实验结果绘制了拟南芥TOM复合体各亚基之间的互作关系示意图,为揭示TOM复合体在线粒体外膜蛋白转运过程中的作用机制提供信息。
史册[10](2019)在《母体赤霉素信号调控胚柄细胞程序性死亡》文中指出胚胎是一个新生命的开始,胚胎发生和发育受到极其严格且精细的调控,以保证传宗接代正常进行。无论动物还是植物,胚胎都被母体组织层层包裹,多年来的研究揭示了胚胎发育过程中周围母体组织形成的微环境对胚胎发育至关重要,特别是早期胚胎发育极其依赖于这种微环境所传递出的发育信号。对动物胚胎的研究表明,母体-胚胎间存在着复杂的信号交流。母体组织发育缺陷或母源性信号分子异常会导致胚胎发育异常或胎源性疾病。植物胚柄连接着母体和胚胎,不仅支撑和固定胚胎的位置,还为其运输必需的营养物质和激素,类似于哺乳动物脐带的作用,因此是研究植物胚胎与母体组织相互作用的良好模型。但与动物的脐带不同,植物的胚柄在胚胎发育早期就开始降解,由此断开了母体与胚胎的直接信号交流。植物胚胎这种与母体组织联系的实时阻断是如何调控的,其分子机制是什么,是我们本课题所关注的科学问题。早期实验揭示了Nt CYS-Nt CP14是一对调控胚柄细胞程序性死亡(PCD)启动的分子开关。以此为切入点,我们以烟草为模式植物,系统地研究了调控Nt CYS-Nt CP14介导的胚柄PCD的信号转导途径、信号本质、以及其信号来源,从而揭示了母体通过赤霉素(GA)信号途径调控胚柄细胞程序性死亡的分子机制。主要研究结果如下:1.发现直接调控Nt CYS的转录因子Nt CRF1。证实Nt CRF1能够直接结合在Nt CYS的启动子上。其中,Nt CRF1与Nt CYS启动子上第三个AATTT基序的结合能力最强。Nt CRF1能形成同源二聚体,可能像其他GRAS蛋白在体内以二聚体的形式行使结合DNA的功能。2.揭示Nt CRF1和Nt CYS在胚柄基部细胞共表达并具有相似的动态变化。p Nt CRF1::Nt CRF1-GFP株系观察结果显示,从2胞原胚到32细胞胚发育过程中,Nt CRF1蛋白在单细胞胚柄、二细胞胚柄、四细胞胚柄的基部细胞中的变化趋势和Nt CYS蛋白的动态变化一致,即:2胞原胚和4胞原胚时期中有较高的表达水平;当胚胎发育到8细胞胚胎时期,Nt CRF1显着降低;到32细胞胚时期,Nt CRF1基本消失。3.证实Nt CRF1能在体内调控Nt CYS的表达及胚柄PCD的起始。Nt CRF1下调和敲除株系均能下调Nt CYS的m RNA表达水平。相反,过表达Nt CRF1则能上调Nt CYS的表达水平。同时,利用TUNEL实验检测Nt CRF1下调株系及突变体中胚胎发育情况,发现在二细胞原胚时期胚柄就开始启动PCD,进一步证明Nt CRF1是Nt CYS的直接调控因子,也是胚柄PCD发生的关键调控因子。此外,胚柄的提前降解也导致了胚胎发育模式的改变和降低种子育性。4.揭示NtCRF1作为DELLA蛋白行使响应GA的功能。其一,通过NCBI序列比对发现,Nt CRF1具有DELLA蛋白的序列特征,及蛋白N端有一个DELLA结构域,C端具有高度保守的GRAS结构域。其二,Nt CRF1响应活性GA。在p Nt CRF1::Nt CRF1-GFP株系中,活性GA处理幼胚,Nt CRF1-GFP荧光减弱或消失。GA合成抑制剂(PAC)体外处理种子至32细胞胚时期,胚柄中Nt CRF1-GFP信号依然存在。其三,Nt CRF1依赖活性GA与GA受体Nt GID1相互作用。5.发现具生物活性的GA4在胚柄PCD发生之前适时地升高。RT-PCR结果显示GA合成关键基因GA3ox在胚柄PCD之前表达水平瞬间升高后回落,这可能会促使活性GA的瞬间升高。同时,GA示踪GPS1也显示在胚柄PCD之前存在一个瞬间升高的过程。通过测量不同时期种子中各GA的含量发现,在胚柄PCD之前检测不到GA1,只能检测到GA4,与之前的结果一致。表明GA4在胚柄PCD之前瞬间升高。6.证实活性GA能在体外诱导胚柄PCD提前启动。在胚胎体外胚胎培养系统中,用具有生物活性的GA4处理野生型2细胞原胚,通过PI-FDA和TUNEL检测发现GA能诱导胚柄PCD的提前启动。同时,GA能在体外降低Nt CYS的表达水平。这表明,GA能够通过下调Nt CYS的表达水平来触发胚柄PCD。7.发现触发胚柄PCD的GA来源于母体组织。2胞原胚转录组分析数据和4胞原胚RT-PCR检测结果,都证实GA合成相关基因不在幼胚中表达,但是参与GA信号转导的基因有表达。p Nt GA3ox::H2B-GFP转基因株系观察显示,在8细胞胚之前,GA合成来源于母体组织(种皮),受精后GA在整个种皮都有合成,在胚柄PCD之前,逐渐在珠孔端特异表达。GPS1也显示了同样的GA极性分布。在8细胞胚之后,胚体表达GA3ox,但是,胚柄依然没有表达。GPS1和Nt CRF1-GFP的表达模式说明,在胚柄中GA是从基部细胞开始升高的,然而基部细胞连接着胚胎和母体组织。综上,GA来源于母体组织,从胚柄基部细胞进入胚柄并触发PCD的起始。8.异位表达GA合成关键酶GA3ox1能提前胚柄PCD发生。利用种子各组织特异型启动子(种皮、胚乳、胚胎和珠被绒毡层)异位表达Nt GA3ox1。其中,在种皮、胚乳和胚胎异位表达GA3ox1都无法影响Nt CYS表达水平变化,但在珠被绒毡层(与胚柄基部细胞直接相连的组织)异位表达GA3ox1能下调Nt CYS的表达,并且引发胚胎PCD提前启动,最终导致胚胎败育。这进一步证实,改变母体组织中GA的原有时空分布,能影响胚柄PCD的发生。综上所述,我们揭示了母体组织通过GA-GID1-CRF1-CYS-CP14信号转导途径适时地调控胚柄PCD的发生。这一发现填补了植物胚柄PCD上游调控分子机制的空白,首次明确地揭示了一条较为完整的母体-胚胎直接信号交流途径,对认识母体对胚胎发育的作用机制具有重要意义。
二、Auxin distribution and transport during embryogenesis and seed germi-nation of Arabidopsis(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Auxin distribution and transport during embryogenesis and seed germi-nation of Arabidopsis(论文提纲范文)
(1)玉米籽粒发育调控基因ZmNPF7.9和ZmAPP1的克隆与功能分析(论文提纲范文)
符号说明 |
中文摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 玉米籽粒发育概述 |
1.1.1 玉米籽粒的结构 |
1.1.2 玉米胚乳的发育 |
1.1.2.1 玉米胚乳的发育过程 |
1.1.2.2 玉米胚乳基底转移细胞的发育 |
1.1.3 玉米胚的发育 |
1.1.4 玉米籽粒发育调控 |
1.1.4.1 线粒体参与调控玉米籽粒的发育 |
1.1.4.2 核糖体生物合成相关基因调控玉米籽粒发育 |
1.1.4.3 醇溶蛋白相关基因调控玉米胚乳发育 |
1.1.4.4 物质转运相关基因调控玉米籽粒发育 |
1.2 硝酸盐转运蛋白家族研究进展 |
1.2.1 高等植物中硝酸盐转运蛋白和离子通道分类及生理特性 |
1.2.1.1 氮源的重要性 |
1.2.1.2 硝酸盐转运体的底物亲和力 |
1.2.1.3 硝酸盐转运体的分类 |
1.2.2 NRT1/PTR家族(NPF)蛋白的底物特异性 |
1.2.2.1 硝酸盐和多肽类转运 |
1.2.2.2 氯离子转运 |
1.2.2.3 钾离子转运 |
1.2.2.4 激素类转运 |
1.2.2.5 硫代葡萄糖苷和其他代谢物转运 |
1.2.3 硝酸盐转运蛋白的功能 |
1.2.3.1 硝酸盐感知/吸收与根系的发育 |
1.2.3.2 根-茎运输和硝酸盐分配 |
1.2.3.3 种子发育与氮素贮藏 |
1.3 GTPase蛋白家族研究进展 |
1.3.1 线粒体的结构和功能 |
1.3.2 线粒体的氧化磷酸化复合体 |
1.3.3 线粒体核糖体的结构 |
1.3.4 线粒体核糖体的组装 |
1.3.5 线粒体核糖体蛋白功能研究进展 |
1.3.6 P-Loop GTPase的结构和分类 |
1.3.7 GTPase的功能 |
1.4 目的和意义 |
2 材料与方法 |
2.1 材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 菌株和载体 |
2.1.3 主要试剂 |
2.1.4 主要的仪器设备 |
2.1.5 引物合成与DNA测序 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 玉米基因组DNA的提取 |
2.2.2 Trizol法提取植物总RNA |
2.2.3 RNA的反转录 |
2.2.4 实时荧光定量PCR |
2.2.4.1 定量引物的设计 |
2.2.4.2 荧光定量PCR的反应体系及反应条件 |
2.2.5 种子活力检测 |
2.2.5.1 TTC染色 |
2.2.5.2 胚挽救实验 |
2.2.6 玉米籽粒储存蛋白检测 |
2.2.6.1 玉米籽粒总蛋白、醇溶蛋白、非醇溶蛋白的抽提 |
2.2.6.2 玉米籽粒总蛋白、醇溶蛋白、非醇溶蛋白的SDS-PAGE电泳检测 |
2.2.6.3 玉米籽粒总蛋白、醇溶蛋白、非醇溶蛋白的定量检测 |
2.2.7 玉米籽粒淀粉含量检测 |
2.2.8 玉米籽粒可溶性糖含量检测 |
2.2.9 玉米籽粒组织学切片与细胞学观察 |
2.2.9.1 材料的固定与包埋 |
2.2.9.2 石蜡切片 |
2.2.9.3 切片的脱蜡与染色观察 |
2.2.10 透射电镜样品制作 |
2.2.11 表达载体的构建 |
2.2.11.1 引物设计 |
2.2.11.2 PCR扩增目的片段 |
2.2.11.3 PCR产物回收纯化 |
2.2.11.4 酶切、连接反应 |
2.2.11.5 连接产物转化 |
2.2.11.6 PCR鉴定与测序验证 |
2.2.11.7 质粒提取 |
2.2.12 农杆菌介导的玉米遗传转化 |
2.2.12.1 CRISPR/Cas9表达载体构建 |
2.2.12.2 农杆菌EHA105感受态细胞转化 |
2.2.12.3 玉米遗传转化 |
2.2.13 线粒体复合物提取 |
2.2.14 线粒体复合物丰度分析 |
2.2.15 线粒体复合物I活性分析 |
2.2.16 ROS水平检测 |
2.2.16.1 DAB染色 |
2.2.16.2 NBT染色 |
2.2.16.3 H_2O_2含量测定 |
2.2.17 Western blot |
2.2.18 亚细胞定位 |
2.2.18.1 定位表达载体构建 |
2.2.18.2 表达载体质粒大量提取 |
2.2.18.3 玉米原生质体的提取与转化 |
2.2.19 ZmAPP1蛋白的原核表达与纯化 |
2.2.19.1 所需溶液配方 |
2.2.19.2 原核蛋白表达 |
2.2.19.3 His蛋白的纯化 |
2.2.20 ZmAPP1蛋白GTP水解活性测定 |
2.2.21 玉米胚乳线粒体分离 |
2.2.22 玉米胚乳核糖体分离与检测 |
2.2.23 原位杂交 |
2.2.23.1 材料的固定与包埋 |
2.2.23.2 切片 |
2.2.23.3 原位探针合成 |
2.2.23.4 原位探针半定量 |
2.2.23.5 原位杂交 |
2.2.24 硝酸盐含量测定 |
2.2.25 异源表达爪蟾卵母细胞实验 |
2.2.25.1 电生理实验 |
2.2.25.2 爪蟾卵母细胞对~(15)NO_3~-的吸收实验 |
2.2.25.3 爪蟾卵母细胞~(15)NO_3~-的动力学吸收实验 |
2.2.25.4 硝酸盐外排实验 |
2.2.26 转录组测序和数据分析 |
2.2.27 代谢组检测和数据分析 |
3 结果与分析 |
3.1 籽粒发育基因ZmNPF7.9的克隆与功能解析 |
3.1.1 npf7.9突变体鉴定及表型分析 |
3.1.1.1 npf7.9突变体果穗及籽粒表型分析 |
3.1.1.2 npf7.9突变体组织学切片分析及细胞形态学观察 |
3.1.1.3 npf7.9突变体植株表型分析 |
3.1.1.4 npf7.9突变体遗传分析 |
3.1.2 ZmNPF7.9基因克隆 |
3.1.2.1 粗定位 |
3.1.2.2 精细定位 |
3.1.2.3 等位测试 |
3.1.3 ZmNPF7.9蛋白定位 |
3.1.4 ZmNPF7.9基因表达模式分析 |
3.1.5 npf7.9胚乳基底传递细胞观察 |
3.1.6 电生理实验 |
3.1.7 ~(15)N-硝酸盐吸收实验 |
3.1.8 ~(15)N-硝酸盐外排实验 |
3.1.9 淀粉及硝酸盐含量检测 |
3.1.10 RNA-seq数据分析 |
3.1.11 代谢组数据分析 |
3.2 籽粒发育基因ZmAPP1的克隆与功能解析 |
3.2.1 app1突变体鉴定及表型分析 |
3.2.1.1 app1突变体果穗及籽粒表型分析 |
3.2.1.2 app1突变体遗传分析 |
3.2.1.3 app1突变体组织学切片分析及细胞形态学观察 |
3.2.1.4 app1突变体籽粒萌发及胚挽救实验 |
3.2.2 app1突变体生化成分检测 |
3.2.2.1 app1突变体醇溶蛋白检测 |
3.2.2.2 app1淀粉含量及可溶性糖检测 |
3.2.3 ZmAPP1基因的克隆和等位测试 |
3.2.3.1 ZmAPP1粗定位 |
3.2.3.3 ZmAPP1精细定位 |
3.2.3.4 ZmAPP1CRISPR/Cas9转基因株系鉴定和等位测试 |
3.2.4 ZmAPP1蛋白结构、亚细胞定位及表达模式分析 |
3.2.4.1 ZmAPP1基因表达模式分析 |
3.2.4.2 ZmAPP1蛋白结构分析 |
3.2.4.3 ZmAPP1蛋白亚细胞定位 |
3.2.5 ZmAPP具有GTP酶水解活性 |
3.2.5.1 ZmAPP1蛋白原核表达 |
3.2.5.2 ZmAPP1酶活动力学曲线检测 |
3.2.6 ZmAPP1可能参与线粒体复合体的组装 |
3.2.7 ZmAPP1蛋白影响线粒体功能和超微结构 |
3.2.7.1 线粒体基因表达量分析 |
3.2.7.2 线粒体蛋白表达分析 |
3.2.7.3 线粒体复合体的丰度及活性检测 |
3.2.7.4 app1突变体交替氧化酶基因表达量分析 |
3.2.7.5 线粒体超微结构观察 |
3.2.8 app1突变体细胞程序化死亡提前 |
3.2.8.1 app1胚乳中ROS过量积累 |
3.2.8.2 app1籽粒的珠心、糊粉层细胞出现严重的DNA损伤 |
3.2.9 RNA-seq数据分析 |
4 讨论 |
4.1 胚乳传递细胞层特异表达基因ZmNPF7.9在玉米籽粒发育过程发挥关键作用 |
4.2 ZmNPF7.9可能存在其他潜在的转运底物 |
4.3 ZmNPF7.9具有潜在的应用价值 |
4.4 ZmAPP1参与线粒体核糖体的组装 |
4.5 ZmAPP1影响线粒体功能 |
4.6 ZmAPP1蛋白调控玉米籽粒发育 |
5 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文情况 |
(2)AtPRP17调控拟南芥根和胚发育的研究(论文提纲范文)
符号说明 |
中文摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 拟南芥胚胎发育及调控网络 |
1.1.1 拟南芥胚胎发育的过程 |
1.1.2 拟南芥胚胎发生的调控网络 |
1.2 拟南芥根端分生组织及调控途径 |
1.2.1 根端分生组织的结构及建立 |
1.2.2 维持根端分生组织的调控途径 |
1.2.2.1 WOX5 途径 |
1.2.2.2 SCR-SHR途径 |
1.2.2.3 PLT途径 |
1.2.2.4 植物激素途径 |
1.3 COP9 信号复合体及其在植物发育中的作用 |
1.3.1 COP9 信号复合体的结构 |
1.3.2 Cullin-RING E3 泛素连接酶 |
1.3.3 COP9 信号复合体和CAND1 共同调节CRLs |
1.3.4 COP9 信号复合体在不同的途径中发挥作用 |
1.3.4.1 COP9 信号复合体调控光信号途径 |
1.3.4.2 COP9 信号复合体调节花发育 |
1.3.4.3 COP9 信号复合体调控激素信号途径 |
1.4 Pre-mRNA的剪接及其在植物发育中的作用 |
1.4.1 Pre-mRNA剪接的概述 |
1.4.2 NTC复合体 |
1.4.3 pre-mRNA剪接参与调节拟南芥胚的发育 |
1.4.4 pre-mRNA剪接参与调节拟南芥根端的发育 |
1.5 PRP17 调控发育过程 |
1.6 本研究的目的与意义 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 实验载体与菌种 |
2.1.3 酶与生化试剂 |
2.1.4 实验引物及DNA测序 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 成熟种子保存及萌发处理 |
2.2.2 拟南芥基因组DNA的提取 |
2.2.2.1 SDS法提取(常用于鉴定基因组) |
2.2.2.2 CTAB法(适用于扩基因模板) |
2.2.3 拟南芥RNA提取及反转录 |
2.2.3.1 Trizol法提取 |
2.2.3.2 RNA反转录合成第一链cDNA |
2.2.4 实时荧光定量PCR(qRT-PCR) |
2.2.5 反转录聚合酶链反应(RT-PCR) |
2.2.6 酶切体系表达载体构建 |
2.2.6.1 引物设计 |
2.2.6.2 PCR扩增目的片段 |
2.2.6.3 胶回收 |
2.2.6.4 表达载体的酶切与连接 |
2.2.6.5 大肠杆菌转化及摇菌测序 |
2.2.6.6 质粒DNA小量提取 |
2.2.6.7 质粒DNA大量提取 |
2.2.7 Gateway体系表达载体构建 |
2.2.8 CRISPR-Cas9 敲除载体构建 |
2.2.9 拟南芥转基因植株的获得 |
2.2.9.1 冻融法转化农杆菌 |
2.2.9.2 拟南芥转基因植株的遗传转化 |
2.2.9.3 转基因植株鉴定方法 |
2.2.10 GUS染色 |
2.2.11 胚胎透明 |
2.2.12 低熔点琼脂糖切片 |
2.2.12.1 试剂配制 |
2.2.12.2 固定、包埋与切片观察 |
2.2.13 烟草瞬时转化 |
2.2.14 酵母双杂交 |
2.2.14.1 酵母感受态制备 |
2.2.14.2 酵母转化 |
2.2.15 蛋白质免疫共沉淀 |
2.2.15.1 所需试剂配方 |
2.2.15.2 拟南芥原生质体制备 |
2.2.15.3 拟南芥原生质体转化 |
2.2.15.4 原生质体蛋白提取 |
2.2.15.5 免疫共沉淀 |
2.2.16 Western blot |
2.2.16.1 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
2.2.16.2 转膜与免疫杂交检测 |
3 结果与分析 |
3.1 AtPRP17与CSN4 互作 |
3.2 AtPRP17与COP9 信号复合体其他亚基的互作情况 |
3.2.1 酵母双杂交显示AtPRP17与CSN3 互作 |
3.2.2 BiFC显示AtPRP17与CSN3 互作 |
3.3 atprp17 突变体根端分生组织维持异常 |
3.3.1 atprp17 突变体的鉴定 |
3.3.2 atprp17 突变体主根较短 |
3.3.3 atprp17 突变体根端分生组织较短 |
3.3.4 atprp17 突变体根端干细胞池的维持发生缺陷 |
3.4 AtPRP17 表达模式分析 |
3.5 AtPRP17 位于CSN4 上游 |
3.6 AtPRP17 调控COP9 信号复合体活性 |
3.6.1 AtPRP17 突变影响CSN的去类泛素化修饰活性 |
3.6.2 AtPRP17 突变影响AUX/IAA蛋白的降解速率 |
3.7 AtPRP17 参与生长素信号途径 |
3.7.1 atprp17-1 突变体根端RNA-seq数据分析 |
3.7.2 RNA-seq数据验证 |
3.7.3 AtPRP17 调节生长素相关基因的表达 |
3.7.4 AtPRP17 突变影响生长素信号途径 |
3.8 AtPRP17 编码的蛋白为剪接因子 |
3.8.1 AtPRP17 为酵母CDC40/PRP17 的同源蛋白 |
3.8.2 AtPRP17 突变影响植物体内pre-mRNA的剪接过程 |
3.8.3 AtPRP17 定位在核斑 |
3.9 AtPRP17 突变影响CSN3和CSN7 的可变剪接 |
3.9.1 RNA-seq数据中可变剪接数据的分析及验证 |
3.9.2 AtPRP17 突变影响CSN3 的可变剪接 |
3.9.3 AtPRP17 突变影响CSN7 的可变剪接 |
3.10 AtPRP17 突变影响胚胎发育 |
3.10.1 atprp17 突变体种子皱缩 |
3.10.2 atprp17 突变体胚胎发育异常 |
3.11 atprp17 突变体胚p WOX5::GFP的信号异常 |
3.12 atprp17 突变体胚生长素的响应和极性运输异常 |
4 讨论 |
4.1 AtPRP17 通过调节COP9 信号复合体活性参与拟南芥根端分生组织的维持 |
4.2 AtPRP17 编码一个剪接因子,参与拟南芥根和胚胎的发育 |
4.3 AtPRP17与CSN4 的互作可能影响CSN4 的蛋白稳定性 |
4.4 AtPRP17 可能通过剪接胚胎发育相关的重要基因调控胚胎发育过程 |
5 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表论文情况 |
(3)KNR6调控玉米行粒数的分子机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语表 |
1 前言 |
1.1 玉米行粒数遗传基础解析的重要性 |
1.1.1 玉米行粒数遗传基础解析的理论和实践意义 |
1.1.2 花序发育是行粒数形成的生物学基础 |
1.2 玉米中已克隆的蛋白激酶 |
1.2.1 参与发育进程的蛋白激酶 |
1.2.2 参与非生物胁迫信号响应蛋白激酶 |
1.2.3 参与生物胁迫信号响应蛋白激酶 |
1.3 AGAP家族在植物中研究进展 |
1.3.1 AGAP家族分类 |
1.3.2 植物中AGAP的功能 |
1.3.3 AGAP激活ARF参与囊泡运输 |
1.4 14-3-3参与植物生长发育 |
1.5 玉米行粒数形成的遗传基础 |
1.5.1 玉米行粒数QTL定位 |
1.5.2 KNR6是调控行粒数的关键基因 |
1.6 研究的目的和意义 |
2 材料与方法 |
2.1 材料与使用菌株 |
2.2 转基因材料的获得和表型考查 |
2.2.1 CRISPR/Cas9基因编辑载体构建 |
2.2.2 CRISPR/Cas9基因编辑材料的表型考查 |
2.3 原核表达融合蛋白 |
2.4 目标基因的定点突变 |
2.5 Western Blotting检测 |
2.6 KNR6抗体的制备 |
2.7 IP-MS分析 |
2.8 萤火虫荧光素酶互补实验 |
2.9 双分子荧光互补实验 |
2.10 pull-down实验 |
2.11 KNR6体外自磷酸化活性和磷酸化底物活性检测实验 |
2.12 磷酸化修饰位点的shotgun质谱测定 |
2.13 γ-[~(18)O_4]-ATP标记磷酸化检测 |
2.14 蛋白保守结构域及进化树分析 |
2.15 玉米Arf GTPase家族蛋白检索 |
2.16 酵母双杂和三杂实验 |
2.17 花粉管萌发实验 |
2.18 亚细胞定位实验 |
2.19 RNA原位杂交 |
2.20 实时荧光定量PCR分析 |
2.21 高尔基体形态在透射电镜下的观察 |
2.22 FM4-64标记囊泡集聚分析 |
3 结果 |
3.1 KNR6与AGAP蛋白互作 |
3.1.1 KNR6的互作蛋白 |
3.1.2 KNR6与AGAP蛋白互作 |
3.1.3 AGAP与KNR6的表达组织区域相似 |
3.2 KNR6具有蛋白激酶活性 |
3.2.1 KNR6蛋白的保守结构域分析 |
3.2.2 KNR6蛋白激酶活性及自磷酸化修饰位点鉴定 |
3.2.3 KNR6激酶活性位点鉴定 |
3.3 KNR6蛋白的磷酸化底物 |
3.3.1 γ-[~(18)O_4]-ATP标记磷酸化检测 |
3.3.2 KNR6体外磷酸化AGAP |
3.4 AGAP在玉米花序发育中的生物学功能 |
3.4.1 AGAP蛋白保守结构域分析 |
3.4.2 AGAP在营养和生殖发育中具有多效性 |
3.4.3 KNR6与AGAP的遗传互作 |
3.5 AGAP与ARF1亚家族成员互作参与囊泡运输 |
3.5.1 AGAP与两个ARF1亚家族成员互作 |
3.5.2 AGAP参与囊泡运输 |
3.6 KNR6-AGAP-14-3-3形成三元复合体 |
3.6.1 KNR6与14-3-3s蛋白互作 |
3.6.2 KNR6、AGAP、14-3-3可能形成三聚体 |
4 讨论 |
4.1 KNR6蛋白激酶的活性位点与功能 |
4.2 KNR6磷酸化底物及调控途径 |
4.3 AGAP的功能及其参与的生物学过程 |
4.3.1 玉米AGAP的生物学功能 |
4.3.2 玉米AGAP与ARF1互作参与囊泡运输 |
4.4 KNR6参与花序发育调控的可能途径 |
4.5 KNR6-AGAP-ARF1在玉米高产育种中应用价值 |
参考文献 |
附录A |
附录1 IP-MS检测基因 |
附录2 γ~(18)O_4ATP标记磷酸化实验检测结果 |
附录3 本论文中所涉及到的引物 |
附录4 RNA的提取、纯化与反转录 |
附录5 载体构建 |
附录6 重组蛋白表达纯化及定量 |
附录7 磷酸化质谱检测 |
附录8 蛋白质十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝胶电泳实验 |
附录9 Western Blot操作方法 |
附录10 ELISA免疫效价检测 |
附录11 蛋白抗体纯化 |
附录12 IP-MS实验方法 |
附录13 磷酸化蛋白组学 |
附录14 酵母转化方法 |
附录15 烟草转化方法 |
附录16 原生质体转化 |
附录17 原位杂交操作步骤 |
附录B 作者简介及在读期间发表的文章 |
致谢 |
(4)OsPIN1同源基因对水稻根系发育的影响(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 PIN家族的结构和进化 |
1.3 PIN蛋白在多水平的调控 |
1.3.1 PIN基因在转录水平上的调控 |
1.3.2 PIN蛋白的磷酸化 |
1.3.3 PIN蛋白的胞内循环和降解 |
1.4 PIN蛋白在植物中的功能 |
1.4.1 PIN家族在拟南芥中的功能 |
1.4.2 PIN家族在水稻中的功能 |
1.5 本研究的目的与意义 |
第2章 OsPIN1同源基因的多突变体表型分析 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 突变体的获得 |
2.2.2 突变体的鉴定 |
2.2.3 突变体的表型分析 |
2.2.4 半超薄切片 |
2.2.5 水稻胚根震动切片 |
2.2.6 遮光处理 |
2.3 实验结果与分析 |
2.3.1 水稻pin1a pin1b pin1c、pin1a pin1b pin1d、pin1a pin1b pin1c pin1d突变体的鉴定 |
2.3.2 水稻pin1a pin1b pin1c和pin1a pin1b pin1d三突变体的表型分析 |
2.3.3 水稻pin1a pin1b pin1c pin1d四突变体的表型分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 OsPIN1同源基因突变对生长素相关基因表达的影响及其突变体对外源激素的响应 |
3.1 实验材料 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 水稻总RNA的提取 |
3.2.2 逆转录及qRT-PCR分析 |
3.2.3 激素处理 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 OsPIN1a-1d多突变体中差异表达基因分析 |
3.3.2 pin1a、pin1b和 pin1a pin1b突变体对外源激素的响应 |
3.4 本章小结 |
第4章 异源表达AtPIN1回复OsPIN1多突变体表型 |
4.1 实验材料 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 p35S::AtPIN1/ pin1a pin1b pin1c转基因株系的构建 |
4.2.2 冻融法转化农杆菌 |
4.2.3 p35S::AtPIN1/pin1a pin1b pin1c基因植株的创制 |
4.2.4 p35S::AtPIN1/pin1a pin1b pin1c转基因植株的鉴定 |
4.2.5 p35S::AtPIN1/pin1a pin1b pin1c表型分析 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 p35S::AtPIN1/ pin1a pin1b pin1c转基因株系的鉴定和表型分析 |
4.3.2 表达AtPIN1回复pin1a pin1b pin1c突变体中的基因表达水平 |
4.4 本章小结 |
第5章 讨论与展望 |
参考文献 |
附件:OsCAT同源基因的初步功能研究 |
第1章 OsCAT同源基因的亚细胞定位分析 |
1.1 实验方法 |
1.1.1 OsCAT同源基因融合GFP载体的构建 |
1.1.2 OsCAT同源基因融合GFP载体的鉴定 |
1.1.3 烟草瞬时转化 |
1.2 实验结果 |
1.2.1 OsCAT同源基因融合GFP转基因株系的鉴定 |
1.2.2 OsCAT的亚细胞定位分析 |
第2章 OsCAT同源基因突变体表型分析 |
2.1 实验方法 |
2.1.1 OsCAT同源基因单突变体的构建 |
2.1.2 OsCAT同源基因单突变体的鉴定 |
2.1.3 OsCAT同源基因单突变体的表型分析 |
2.1.4 OsCAT同源基因多突变体的获得 |
2.1.5 OsCAT同源基因多突变体的表型分析 |
2.2 实验结果 |
2.2.1 OsCAT同源基因单突变体植株的鉴定 |
2.2.2 OsCAT同源基因单突变体的表型分析 |
2.2.3 OsCAT同源基因多突变体的表型分析 |
第3章 catc突变体对氮磷的响应 |
3.1 实验方法 |
3.1.1 缺氮和缺磷处理 |
3.1.2 qRT-PCR检测OsCATc基因的表达 |
3.2 实验结果 |
第4章 讨论与展望 |
(5)拟南芥zar1的RNA-seq分析及ZAR1的配体筛选(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 研究背景 |
1.1 合子发育 |
1.1.1 双受精 |
1.1.2 胚胎发育 |
1.2 不对称分裂 |
1.2.1 细胞骨架在不对称分裂中的作用 |
1.2.2 合子极性的建立 |
1.2.3 生长素信号的作用 |
1.2.4 钙信号在不对称分裂中发挥作用 |
1.3 LRR RLK类受体蛋白激酶 |
1.4 ZAR1 的研究进展 |
1.5 富含半胱氨酸肽CRPs |
1.6 本研究的目的及意义 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 菌株 |
2.1.3 质粒载体 |
2.2 试剂及仪器 |
2.2.1 试剂和试剂盒 |
2.2.2 试剂配制 |
2.3 实验方法和步骤 |
2.3.1 植物种子的灭菌以及生长条件 |
2.3.2 植物基因组DNA和总RNA的提取 |
2.3.3 载体的构建 |
2.3.4 酵母双杂交 |
2.3.5 RNA-seq生物信息学分析过程 |
2.3.6 多序列比对和系统进化树构建 |
3 结果分析 |
3.1 RNA-seq分析 |
3.1.1 数据的收集和处理 |
3.1.2 与参考基因组的比对和组装 |
3.1.3 基因定量分析结果 |
3.1.4 差异基因分析 |
3.1.5 差异基因的功能富集分析 |
3.1.6 WGCNA |
3.1.7 讨论 |
3.2 ZAR1 的配体鉴定 |
3.2.1 ZI1 |
3.2.2 ZI2 |
3.2.3 ZI3 |
3.2.4 ZI4 |
3.2.5 ZI5 |
3.2.6 ZI6 |
3.2.7 ZI7 |
3.2.8 ZI8 |
3.2.9 ZI9 |
3.2.10 ZI10 |
3.2.11 ZI11 |
3.2.12 ZI12 |
3.2.13 ZI13 |
3.2.14 ZI14 |
3.2.15 ZI15 |
4 结论与讨论 |
5 创新点 |
6 研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间公开发表的论文目录 |
引物附表 |
致谢 |
(6)生长素代谢与信号转导及其调控种子休眠与萌发的分子机制(论文提纲范文)
1 生长素的生物合成和分解代谢 |
1.1 生长素的生物合成 |
1.1.1 IPA途径合成IAA |
1.1.2 IAOx途径合成IAA |
1.1.3 其他的IAA生物合成途径 |
1.2 IAA分解代谢与失活 |
1.2.1 IAA的结合、储存与释放 |
1.2.2 IAA的氧化 |
2 IAA信号转导 |
2.1 典型的生长素信号转导 |
2.1.1 TIR1/AFB |
2.1.2 Aux/IAA |
2.1.3 ARF |
2.2 非典型的生长素信号转导 |
2.2.1 TIR1介导的途径 |
2.2.2 ETTIN介导的途径 |
2.2.3 类受体激酶介导的途径 |
3 IAA对种子休眠与萌发的调控 |
3.1 种子休眠依赖于生长素的水平 |
3.2 生长素信号转导途径与种子休眠 |
3.3 生长素正调控ABA生物合成和信号转导 |
3.3.1 生长素信号转导途径是ABA抑制种子萌发所需 |
3.3.2 ABI3和生长素在种子休眠与萌发中的作用 |
3.3.3 ARF间接地调控ABI3的表达 |
3.4 生长素负调控GA生物合成和信号转导 |
4 结束语 |
(7)新中国成立70年来植物激素研究进展(论文提纲范文)
1 生长素 |
1.1 生长素的合成和代谢 |
1.2 生长素的极性运输 |
1.3 生长素的信号转导 |
1.4 生长素生物学功能的研究 |
1.5 生长素与其他激素之间的相互作用 |
2 细胞分裂素 |
2.1 细胞分裂素的合成及代谢调控 |
2.2 细胞分裂素的信号感知及传导 |
2.3 细胞分裂素的生物学功能研究 |
3 油菜素甾醇 |
3.1 BR的信号转导 |
3.2 BR的稳态调控 |
3.3 BR的生理功能 |
4 赤霉素 |
4.1 赤霉素的合成、代谢及其调控 |
4.2 赤霉素的信号转导及其调控的生物学过程 |
5 乙烯 |
5.1 乙烯合成与信号转导 |
5.2 乙烯调控植物生长发育 |
5.3 乙烯调控果实成熟、叶片衰老与物质代谢 |
5.4 乙烯调控植物抗性 |
5.5 乙烯与其他激素协同调控植物发育与抗性 |
6 脱落酸(ABA) |
6.1 ABA合成与信号感知 |
6.2 ABA的信号转导 |
6.3 ABA调控非生物胁迫 |
6.4 ABA调控种子休眠、萌发和幼苗早期发育 |
6.5 ABA调控果实发育 |
6.6 ABA调控叶片衰老 |
6.7 ABA与其他激素的协同/拮抗作用 |
6.8 ABA调控气孔运动 |
7 茉莉素 |
7.1 茉莉素的生物合成及信号感知 |
7.2 茉莉素调控生物胁迫引起的植物抗性 |
7.3 茉莉素调控非生物胁迫引起的抗性 |
7.4 茉莉素调控根发育 |
7.5 茉莉素调控花器官发育 |
7.6 茉莉素调控植物开花时间 |
7.7 茉莉素调控植物衰老 |
7.8 茉莉素调控表皮毛形成 |
7.9 茉莉素调控顶端弯钩的形成 |
7.1 0 茉莉素调控植物其他发育进程 |
7.1 1 茉莉素与植物次生代谢物生物合成 |
8 水杨酸 |
8.1 水杨酸合成与信号转导 |
8.2 水杨酸调控植物抗性 |
8.3 水杨酸调控植物生长发育 |
8.4 水杨酸与其他信号途径的协同作用 |
9 独脚金内酯 |
9.1 独脚金内酯的生物合成 |
9.2 独脚金内酯信号感知 |
9.3 独脚金内酯信号传导 |
9.4 独脚金内酯对植物适应环境的影响 |
1 0 多肽激素 |
1 0.1 CLV3及CLEs多肽的功能研究 |
1 0.2 TDIF多肽调控植物维管发育的机理研究 |
1 0.3 PEP多肽调控植物免疫反应的机理研究 |
1 0.4 LUREs多肽诱导植物花粉管生长的信号机理研究 |
1 0.5 PSK调控植物发育及抗病反应的信号传递机理 |
1 0.6 RGF/GLV/CLEL调控植物根尖分生区发育的信号感知 |
1 0.7 RALFs调控植物逆境响应及花粉管发育的机理研究 |
1 0.8 EPF调节植物气孔发育的机理研究 |
1 0.9 IDA调控植物侧根发生的分子机理 |
(8)基于气培体系的石蒜属植物小鳞茎发生及发育机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语表 |
1 文献综述 |
1.1 球根花卉的主要繁育方式 |
1.1.1 自然繁殖 |
1.1.2 人工繁育 |
1.2 石蒜属植物繁育现状 |
1.2.1 石蒜属植物自然繁殖 |
1.2.2 石蒜属植物人工繁育 |
1.3 球根花卉腋芽/不定芽再生研究 |
1.3.1 郁金香腋芽发育研究 |
1.3.2 百合不定芽从头发生研究 |
1.4 植物再生研究 |
1.4.1 植物响应创伤刺激 |
1.4.2 腋生分生组织发生 |
1.4.3 腋芽发育及顶端优势作用 |
1.5 参与植物再生的激素 |
1.5.1 生长素 |
1.5.2 乙烯 |
1.6 球根花卉的转录组研究进展 |
1.6.1 石蒜属植物转录组研究进展 |
1.7 联合测序方法的应用 |
1.8 研究目的、主要内容与技术路线 |
1.8.1 研究目的 |
1.8.2 主要内容 |
1.8.3 研究技术路线 |
2 气培条件下石蒜属植物小鳞茎发生及发育研究体系的建立 |
引言 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 鳞茎材料选择 |
2.1.2 种球消毒及处理 |
2.1.3 培养条件 |
2.1.4 小鳞茎发生及发育过程的形态学观察及数量统计 |
2.1.5 小鳞茎发生及发育过程的细胞学观察 |
2.1.6 小鳞茎发生及发育过程的亚细胞学观察 |
2.1.7 小鳞茎发生及发育过程中的碳水化合物含量测定及分析 |
2.1.8 小鳞茎发生及发育过程中的内源激素含量测定及分析 |
2.1.9 数据处理及分析 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 鳞茎结构及鳞片位置划分 |
2.2.2 小鳞茎发生及发育过程的形态学观察及阶段划分 |
2.2.3 小鳞茎发生数量及位置分布的统计学分析 |
2.2.4 鳞片结构及小鳞茎发生位置的解剖学对比分析 |
2.2.5 不同层鳞片及基盘结构的组织学分析 |
2.2.6 不同层鳞片中细胞形态结构的种间比较分析 |
2.2.7 小鳞茎发生的组织学起源分析 |
2.2.8 小鳞茎发生及发育过程中鳞片及基盘组织的透射电镜分析 |
2.2.9 小鳞茎发生及发育过程中糖组分的种间对比分析 |
2.2.10 小鳞茎发生及发育过程中的激素变化分析 |
2.3 讨论 |
2.3.1 石蒜属植物小鳞茎发生及发育研究模型的建立 |
2.3.2 气培条件下小鳞茎发生的主要方式讨论 |
2.3.3 鳞片中淀粉含量与小鳞茎发生及发育的关系 |
2.3.4 小鳞茎发生的快速响应性分析 |
2.3.5 小鳞茎发生过程中内源激素含量的种间差异分析 |
2.4 小结 |
3 联合测序构建石蒜属植物全长参考转录组及小鳞茎发生及发育相关基因池数据库 |
引言 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 测序材料及取样方法 |
3.1.2 RNA提取及质量检测 |
3.1.3 Illumina转录组测序文库构建 |
3.1.4 Pacbio全长转录组测序文库构建 |
3.1.5 基于Illumina转录组测序的分析流程 |
3.1.6 基于Pacbio全长转录组测序的分析流程 |
3.1.7 联合测序构建石蒜属植物全长参考转录组 |
3.1.8 全长转录本功能注释及转录因子、转录调节子鉴定 |
3.2 结果与分析 |
3.2.0 Illumina转录组测序数据概况 |
3.2.1 Pacbio全长转录组测序数据概况 |
3.2.2 双平台数据整合及全长参考转录组构建 |
3.2.3 石蒜属植物转录组测序研究进展比较分析 |
3.2.4 转录本功能注释及转录因子、转录调节子鉴定分析 |
3.2.5 物种间转录因子家族的种类分布比较 |
3.3 讨论 |
3.3.1 石蒜属植物全长参考转录组的构建 |
3.3.2 物种间转录因子种类分布的保守性与特异性 |
3.4 小结 |
4 小鳞茎发生及发育过程中的种间及种内比较差异表达基因分析 |
引言 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 差异表达基因筛选及聚类分析 |
4.1.2 GO及KEGG功能富集分析 |
4.1.3 RT-qPCR验证 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 种间及种内比较差异表达基因(DEG)的获得 |
4.2.2 种内比较DEG聚类分析 |
4.2.3 种间比较DEG聚类分析 |
4.2.4 KEGG pathway富集分析 |
4.2.5 GO功能富集分析 |
4.2.6 乙烯生物合成及代谢路径的种间差异分析 |
4.2.7 差异表达显着DEG的筛选及功能分析 |
4.2.8 RT-qPCR验证转录组数据可靠性 |
4.3 讨论 |
4.3.1 小鳞茎发生阶段初期的基因显着性差异表达 |
4.3.2 乙烯生物合成在小鳞茎发生阶段初期的种间差异性分析 |
4.3.3 活跃的类黄酮生物合成与鳞茎响应创伤刺激能力的关系 |
4.3.4 应对创伤刺激的不同响应与小鳞茎发生能力的关系 |
4.4 小结 |
5 小鳞茎发生及发育过程中的差异表达转录因子及转录调节子分析 |
引言 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 差异表达转录因子(TF)及转录调节子(TR)鉴定 |
5.1.2 TF及TR聚类分析 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 差异表达TF分析 |
5.2.2 差异表达TR分析 |
5.2.3 与分生组织发生和侧生器官发育相关的TF和TR分析 |
5.3 讨论 |
5.3.1 转录起始调节在小鳞茎发生及发育过程中具有重要作用 |
5.3.2 NAC家族TF参与小鳞茎发生阶段初期调控 |
5.3.3 活跃的分生组织发生为小鳞茎萌发提供物质基础 |
5.4 小结 |
6 小鳞茎发生及发育过程中与植物激素相关的差异表达基因分析 |
引言 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 与植物激素相关的种内及种间DEG鉴定 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 植物激素相关DEG的分类统计分析 |
6.2.2 植物激素相关的种内比较DEG功能分析 |
6.2.3 乙烯相关的种间比较DEG功能分析 |
6.2.4 生长素相关的种间比较DEG功能分析 |
6.2.5 其他激素种间比较DEG功能分析 |
6.2.6 乙烯生物合成及信号传导路径分析 |
6.2.7 与创伤响应相关基因的种间差异表达分析 |
6.2.8 生长素转运及信号传导路径分析 |
6.3 讨论 |
6.3.1 乙烯生物合成及信号传导路径与小鳞茎发生能力的关系 |
6.3.2 生长素转运与小鳞茎发生及发育的关系 |
6.3.3 乙烯与生长素在小鳞茎发生与发育过程中的作用关系 |
6.3.4 创伤修复能力与植物再生能力的关系 |
6.4 小结 |
7 主要结论、创新点与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
S1 无菌播种及组培小鳞茎扩繁体系的建立 |
引言 |
S1.1 材料与方法 |
S1.1.1 外植体选择 |
S1.1.2 消毒方法 |
S1.1.3 种子萌发培养 |
S1.1.4 增殖培养 |
S1.1.5 不同基因型杂交种质的增殖培养 |
S1.1.6 膨大及生根培养 |
S1.1.7 移栽培养 |
S1.1.8 组织学及形态学观察 |
S1.1.9 观察与数据统计 |
S1.2 结果与分析 |
S1.2.1 无菌播种消毒效果 |
S1.2.2 小鳞茎增殖培养 |
S1.2.3 再生小鳞茎的形态学和组织学观察 |
S1.2.4 不同基因型杂交种质的增殖效果 |
S1.2.5 生根及移栽结果 |
S1.2.6 小鳞茎无菌播种及再生体系的建立 |
S1.3 讨论 |
S1.3.1 富含分生组织的原生小鳞茎是优良的增殖外植体 |
S1.3.2 基盘切割促进小鳞茎形成和再生 |
S1.3.3 植物生长调节剂为小鳞茎再生提供适宜环境条件 |
S1.3.4 基于直接器官发生的小鳞茎增殖体系的建立 |
S1.4 小结 |
S2 为获得均一化再生小鳞茎的扦插繁育体系建立 |
引言 |
S2.1 材料与方法 |
S2.1.1 鳞茎材料及处理 |
S2.1.2 扦插基质准备 |
S2.1.3 鳞茎扦插上盘 |
S2.1.4 扦插数据统计 |
S2.2 结果与分析 |
S2.2.1 扦插小鳞茎发育观察 |
S2.2.2 扦插小鳞茎增殖率统计 |
S2.2.3 扦插繁殖与播种繁殖比较 |
S2.3 讨论 |
S2.3.1 扦插繁殖方式可有效缩短小鳞茎繁育周期 |
作者简历及在读期间取得的科研成果 |
(9)拟南芥胚胎发育中TOM40基因的生物学功能研究(论文提纲范文)
论文创新点 |
摘要 |
ABSTRACT |
缩写符号 |
第一章 文献综述 |
1.1 拟南芥胚胎发育的研究进展 |
1.1.1 胚胎发育过程 |
1.1.2 胚胎模式建成及分子机理研究 |
1.1.3 胚乳的发育 |
1.2 线粒体蛋白运输机制的研究进展 |
1.2.1 线粒体蛋白的转运 |
1.2.2 线粒体外膜转运酶(TOM)复合体 |
1.3 TOM40的研究进展 |
1.3.1 TOM40的结构特征 |
1.3.2 TOM40的组装与转运机制 |
1.3.3 TOM40的生物学功能 |
1.3.4 植物线粒体外膜蛋白 |
1.4 本研究的目的与意义 |
第二章 拟南芥TOM40的生物信息学分析及突变体鉴定 |
2.1 前言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 生物信息学分析 |
2.2.2 植物材料与种植 |
2.2.3 AtTOM40基因突变体的鉴定与败育率统计 |
2.2.4 突变体自交和杂交后代的分离比统计 |
2.2.5 胚珠透明和胚胎发育过程的观察 |
2.2.6 胚乳细胞的自发荧光观察 |
2.2.7 回复载体的构建 |
2.2.8 拟南芥浸花法转基因及阳性植株的鉴定 |
2.2.9 本章所用引物 |
2.3 实验结果 |
2.3.1 TOM40蛋白序列的生物信息学分析 |
2.3.2 突变体tom40-1和tom40-2均为杂合突变体 |
2.3.3 突变体tom40-1和tom40-2的T-DNA插入位点鉴定 |
2.3.4 AtTOM40的纯合突变导致种子败育 |
2.3.5 AtTOM40基因的突变影响胚胎发育 |
2.3.6 tom40-1/+和tom40-2/+的胚胎败育表型能被回复 |
2.4 本章小结 |
2.5 讨论 |
第三章 拟南芥TOM40基因的表达模式及亚细胞定位研究 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 植物材料与种植 |
3.2.2 生物信息数据库中AtTOM40基因的表达分析 |
3.2.3 荧光定量PCR分析 |
3.2.4 AtTOM40基因启动子与GUS融合表达分析 |
3.2.5 原位杂交技术 |
3.2.6 AtTOM40基因启动子与GFP融合表达的观察 |
3.2.7 超薄切片制样及透射电镜观察 |
3.2.8 本章所用引物 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 AtTOM40基因在生物信息学数据库中的表达预测 |
3.3.2 AtTOM40基因在转录水平的检测结果与分析 |
3.3.3 AtTOM40::GUS的组织表达模式具有特异性 |
3.3.4 AtTOM40基因的原位杂交分析 |
3.3.5 AtTOM40基因编码的蛋白定位于线粒体 |
3.3.6 AtTOM40基因的突变影响胚胎细胞线粒体的超微结构 |
3.4 本章小结 |
3.5 讨论 |
第四章 拟南芥TOM40基因的生物学功能研究 |
4.1 前言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 植物材料与种植 |
4.2.2 胚珠材料的收集和保藏 |
4.2.3 胚珠总RNA的提取及反转录 |
4.2.4 荧光定量PCR检测 |
4.2.5 酵母双杂交技术 |
4.2.6 本章所用引物 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 纯合tom40-1突变体中线粒体外膜蛋白的功能受到干扰 |
4.3.2 纯合tom40-1突变体胚胎的模式建成紊乱 |
4.3.3 AtTOM40与TOM复合体中其他亚基间的互作关系 |
4.4 本章小结 |
4.5 讨论 |
第五章 总讨论 |
5.1 拟南芥TOM40是一个保守的线粒体外膜蛋白 |
5.2 拟南芥TOM40对于线粒体的生物发生至关重要 |
5.3 拟南芥TOM40通过维持线粒体外膜功能参与胚胎发育及形态建成 |
参考文献 |
在读期间发表的论文 |
致谢 |
(10)母体赤霉素信号调控胚柄细胞程序性死亡(论文提纲范文)
论文创新点 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 调控植物胚柄发育的分子机制 |
1.1.1 胚柄的生物学功能 |
1.1.2 胚柄的发育过程及细胞命运决定的分子机制 |
1.1.3 胚柄降解的分子机制 |
1.1.4 其他组织对胚柄的作用 |
1.2 赤霉素在植物有性生殖过程中起重要作用 |
1.2.1 赤霉素代谢途径 |
1.2.2 赤霉素信号转导途径 |
1.2.3 赤霉素在植物有性生殖过程中起重要作用 |
1.3 本文的研究目的和研究意义 |
第二章 NtCRF是 NtCYS的直接调控因子 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验试剂 |
2.1.3 实验仪器 |
2.1.4 实验方法 |
2.2 实验结果 |
2.2.1 烟草顶、基细胞特异转录因子超家族 |
2.2.2 烟草基细胞特异的转录因子分析 |
2.2.3 酵母单杂交筛选得到2个NtCYS启动子直接结合的转录因子 |
2.2.4 CHIP-qPCR验证NtCRF1与NtCYS启动子M3 基序在体内互作 |
2.2.5 EMSA验证NtCRF与 NtCYS启动子的AATTT基序互作 |
2.2.6 双荧光素酶报告基因系统验证NtCRF1与NtCYS启动子结合 |
2.2.7 NtCRF能够形成同源或异源二聚体 |
2.3 结论与分析 |
第三章 NtCRF1 在胚柄基部细胞中与NtCYS共表达 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 实验试剂 |
3.1.3 实验仪器 |
3.1.4 实验方法 |
3.2 实验结果 |
3.2.1 获得研究NtCRFs表达模式的转基因株系 |
3.2.2 分析NtCRF蛋白在胚胎中的表达模式 |
3.3 结论与分析 |
第四章 NtCRF1 通过调控NtCYS基因的表达来调控胚柄PCD |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 实验试剂 |
4.1.3 实验方法 |
4.2 实验结果 |
4.2.1 NtCRF1-RNAi转基因材料构建及沉默效率鉴定 |
4.2.2 RNAi转基因植株引起NtCYS表达下调并引起胚柄PCD提前 |
4.2.3 利用CRISPR/Cas9 基因编辑技术获得NtCRF1 突变体 |
4.2.4 NtCRF1 突变引起NtCYS表达下调并诱导胚柄PCD提前发生 |
4.2.5 过表达NtCRF1 能上调NtCYS表达 |
4.2.6 NtCRF2 突变不影响NtCYS表达 |
4.3 结论与分析 |
第五章 GA通过降解NtCRF1 调控NtCYS转录及胚柄PCD启动 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 实验材料 |
5.1.2 实验试剂 |
5.1.3 实验方法 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 NtCRF1 是烟草中新发现的 DELLA 蛋白 |
5.2.2 胚柄 PCD 之前种子中活性 GA 及其前体的含量变化 |
5.2.3 NtCRF1 蛋白响应GA |
5.2.4 GA体外能诱导胚柄PCD |
5.2.5 NtCRF1 依赖活性GA与 NtGID1 相互作用 |
5.3 结论与分析 |
第六章 诱发胚柄PCD的信号GA来源于母体组织 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 实验材料 |
6.1.2 实验试剂 |
6.1.3 实验方法 |
6.2 实验结果 |
6.2.1 GA在种子中的合成 |
6.2.2 GA在胚胎中的分布 |
6.2.3 GA在种子中的分布 |
6.2.4 异位表达NtGA3ox1 对胚柄PCD的影响 |
6.3 结论与分析 |
第七章 总讨论 |
7.1 NtCRF1是NtCYS的直接调控因子 |
7.2 母体组织GA作为初始信号适时地触发胚柄PCD |
7.3 母体组织调控胚胎发育 |
参考文献 |
攻博期间发表论文目录 |
附录 |
致谢 |
四、Auxin distribution and transport during embryogenesis and seed germi-nation of Arabidopsis(论文参考文献)
- [1]玉米籽粒发育调控基因ZmNPF7.9和ZmAPP1的克隆与功能分析[D]. 魏一鸣. 山东农业大学, 2021
- [2]AtPRP17调控拟南芥根和胚发育的研究[D]. 邵东杰. 山东农业大学, 2021
- [3]KNR6调控玉米行粒数的分子机理研究[D]. 李曼菲. 华中农业大学, 2021
- [4]OsPIN1同源基因对水稻根系发育的影响[D]. 吴玲玲. 浙江大学, 2021(01)
- [5]拟南芥zar1的RNA-seq分析及ZAR1的配体筛选[D]. 孙梦坤. 烟台大学, 2021(11)
- [6]生长素代谢与信号转导及其调控种子休眠与萌发的分子机制[J]. 宋松泉,刘军,唐翠芳,张文虎,徐恒恒,张琪,高家东. 科学通报, 2020(34)
- [7]新中国成立70年来植物激素研究进展[J]. 黎家,李传友. 中国科学:生命科学, 2019(10)
- [8]基于气培体系的石蒜属植物小鳞茎发生及发育机理研究[D]. 任梓铭. 浙江大学, 2019(01)
- [9]拟南芥胚胎发育中TOM40基因的生物学功能研究[D]. 胡颖. 武汉大学, 2019(06)
- [10]母体赤霉素信号调控胚柄细胞程序性死亡[D]. 史册. 武汉大学, 2019