【摘要】：植物器官發(fā)育的調(diào)控是一個基本的發(fā)育生物學(xué)過程,受到遺傳和環(huán)境因素的影響,對這一領(lǐng)域的研究是植物發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文利用模式植物擬南芥的花瓣為研究材料,通過遺傳學(xué)、分子生物學(xué)和生物信息學(xué)等手段,對調(diào)控擬南芥花器官發(fā)育的重要基因JAGGED(JAG)和TEOSINTE BRANCHED/CYCLOIDEA/PROLIFERATING CELL FACTOR 5(TCP5)的功能進(jìn)行研究,解析植物器官發(fā)育的遺傳和分子機(jī)制,為植物生長發(fā)育的遺傳改良提供理論依據(jù)。本研究獲得的主要結(jié)果如下:本研究通過對jag-1、tcp5突變體以及多基因突變體植物的花器官進(jìn)行了表型分析,發(fā)現(xiàn)在擬南芥的花器官發(fā)育過程中,TCP5基因?qū)ò臧l(fā)育起到負(fù)調(diào)控作用,且TCP5基因與TCP13和TCP17基因之間存在功能冗余;在jag-1 tcp5雙突變體植物的花器官中,TCP5基因的突變可以部分修復(fù)jag-1突變體植物花瓣blade的缺失區(qū)域。為了探究擬南芥JAG與TCP5基因在花器官中的表達(dá)關(guān)系,本研究在jag-2突變體和JAG過表達(dá)植物的花器官中進(jìn)行了TCP5基因的表達(dá)量檢測。qRT-PCR檢測結(jié)果分析表明,在擬南芥的花器官中,轉(zhuǎn)錄因子JAG抑制TCP5基因的表達(dá),且JAG對TCP5基因的抑制可能是直接作用的。另外,為了解JAG對TCP5基因在花瓣中表達(dá)模式的影響,本研究對TCP5promoter-GUS(TCP5p:GUS)植物材料的花瓣進(jìn)行了GUS組織化學(xué)染色。GUS染色的結(jié)果分析表明,與Col-0野生型植物相比,TCP5基因在jag-2突變體花瓣中的表達(dá)時期提前和表達(dá)持續(xù)時間延長以及表達(dá)區(qū)域更廣。本研究利用Gateway技術(shù)構(gòu)建JAGp:JAG:GR誘導(dǎo)型表達(dá)載體和35S:JAGg過表達(dá)載體,獲得了JAGp:JAG:GR誘導(dǎo)型表達(dá)和35S:JAGg過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植物。通過對JAGp:JAG:GR(jag-2)轉(zhuǎn)基因植物的花序進(jìn)行MOCK/DEX處理,發(fā)現(xiàn)與MOCK處理相比,DEX處理的JAGp:JAG:GR(jag-2)轉(zhuǎn)基因植物花瓣和花瓣blade的表面積均顯著增大(P0.05),表明JAG基因誘導(dǎo)表達(dá)實驗成功。進(jìn)一步探索擬南芥JAG和TCP5基因調(diào)控花器官發(fā)育的分子機(jī)制,本研究在JAG和TCP5基因共同調(diào)控的下游靶基因庫中共篩選出10個參與調(diào)節(jié)赤霉素(gibberellin acid,GA)合成代謝的相關(guān)基因JR-1、JR-2、JR-3、JP-1、TP-1、TP-2、TP-3、TP-4、TP-5和TP-6以及3個調(diào)控赤霉素合成代謝的關(guān)鍵酶基因GA2ox1、GA3ox1和GA20ox2。對它們在不同基因型背景下的表達(dá)量做了qRT-PCR分析,驗證了JAG和TCP5基因?qū)Τ嗝顾叵嚓P(guān)基因的調(diào)控關(guān)系。另外,通過對不同濃度的外源GA3處理后擬南芥Ler野生型和jag-2突變體植物花瓣的表型進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)JAG基因?qū)Τ嗝顾氐氖Щ罹哂幸种谱饔?當(dāng)JAG基因突變后,相對與Ler野生型植物,較高濃度的外源GA3才能促進(jìn)jag-2突變體植物花瓣的生長發(fā)育。該研究結(jié)果表明,在擬南芥的花器官發(fā)育過程中,JAG和TCP5基因可能是通過調(diào)節(jié)參與活性赤霉素降解的相關(guān)基因,進(jìn)而來實現(xiàn)對花瓣發(fā)育的調(diào)控。為更加詳細(xì)地了解JAG基因在植物器官發(fā)育調(diào)控中的功能,解析其下游的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),通過對JAG誘導(dǎo)過表達(dá)植物的花器官進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)除在花器官形態(tài)上表現(xiàn)出差異外,JAG基因還可促進(jìn)葉綠素a(chlorophyll a,Chla)轉(zhuǎn)變?yōu)槿~綠素b(chlorophyll b,Chlb)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),調(diào)控從Chla向Chlb轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵基因CAO的轉(zhuǎn)錄水平受JAG轉(zhuǎn)錄因子的間接作用會顯著上調(diào),從而使得花器官中Chla和Chlb比例改變。對比分析JAG下游基因庫的Ch IP-seq和micro-array數(shù)據(jù)結(jié)果,找到了23個受JAG直接作用的葉綠體發(fā)育相關(guān)基因。該研究結(jié)果表明,JAG基因?qū)χ参锘ㄆ鞴僦腥~綠素的生成有重要作用,可通過間接調(diào)控CAO基因的表達(dá),控制葉綠素a和b的比例。
【圖文】：

圖 1-1 擬南芥花器官發(fā)育的不同時期模式圖（Alvarez-Buylla et al., 2010）注：Stage 1-6 粉紅色代表花分生組織（FM）；淺綠色代表花萼；Stage 6-16 明亮的粉紅色代表花淺紫色代表雄蕊；淺黃色代表雌蕊；黑暗綠色代表胚珠；橙色和棕色代表種子；Stage 1-20 代表官發(fā)育的不同階段；Time（h）代表每個階段的持續(xù)時間（小時）。1.1.2 植物花器官發(fā)育模型的研究進(jìn)展20 世紀(jì) 90 年代，基于擬南芥(Arabidopsis thaliana)和金魚草（Antirrhinum maju

圖 1-2 擬南芥花器官發(fā)育的“ABC”模型(Causier et al., 2010)-2A 擬南芥的花器官模式圖。Se 代表花萼，Pe 代表花瓣，，St 代表雄蕊，Ca 代表別代表 A 類基因、B 類基因和 C 類基因；圖 1-2B 擬南芥野生型、A 類基因、B 類類基因功能突變體植物花器官的表型圖。人們對花器官生長發(fā)育研究的不斷深入，Colombo 等在矮牽�；�(Pet其他科學(xué)家相繼在擬南芥(Arabidopsis thaliana)的研究中發(fā)現(xiàn)了調(diào)控因并將其歸為D 類基因，D類基因包括FLORAL BINGING PROTEIN7 BINGING PROTEIN7（FBP11）、SEEDSTICK (STK)、SHATTERPROOFTERPROOF2 (SHP2)[8-11]。2001年P(guān)elaz等在擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)了SEPGL2)、SEPALLATA2 (SEP2/AGL4)和 SEPALLATA3（SEP3/AGL9)與花器性有關(guān)。在 sep1 sep2 sep3 純合三突變體植物中，植物的花器官表型出與 B、C 類基因的雙突變體的類似表型[12]。后來，Ditta 等在擬南芥SEPALLATA4 (SEP4/AGL3)也屬于這類基因，在 sep1 sep2 sep3 sep4 純合植物的所有花器官發(fā)育成葉狀結(jié)構(gòu)，這與 A、B、C 類基因缺失三突
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2

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6 ;水稻花器官發(fā)育的全新分子機(jī)理被揭示[J];生物學(xué)通報;2008年10期

7 魏繼承,楊傳平,劉桂豐;同源異型基因?qū)ㄆ鞴侔l(fā)育的調(diào)控[J];植物生理學(xué)通訊;2003年06期

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10 李森泉,朱承滿,白汝驥,李運(yùn)臣;萊蕪豬公豬生殖器官發(fā)育測定報告[J];山東畜牧獸醫(yī);1997年01期

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8 汪張貴;王志躍;龔道清;范剛;盛東峰;趙秀花;;日糧核黃素水平對新?lián)P州仔雞免疫器官發(fā)育動態(tài)的研究[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會2004學(xué)術(shù)年會暨第五屆全國畜牧獸醫(yī)青年科技工作者學(xué)術(shù)研討會論文集（上冊）[C];2004年

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10 蘇榮勝;李和平;李英;潘家強(qiáng);唐兆新;;不同劑量的蛋氨酸銅對肉雞免疫器官發(fā)育和病理變化的影響[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會家畜內(nèi)科學(xué)分會2009年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

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3 華中科技大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院 趙茵;早產(chǎn)風(fēng)險可預(yù)測[N];大眾衛(wèi)生報;2012年

4 柳軍;幫助孩子正確發(fā)音[N];大眾衛(wèi)生報;2000年

5 本報記者賈曉惠;今年醫(yī)學(xué)諾獎給我們的啟示[N];科技日報;2002年

6 江濤;挑畜禽有妙訣[N];農(nóng)民日報;2001年

7 王子莼;秋季如何育雛[N];陜西科技報;2012年

8 沙河市畜牧水產(chǎn)局 劉明生 付麗偉;給育雛雞者提個醒兒[N];河北科技報;2012年

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4 徐宗大;梅花花器官發(fā)育相關(guān)MADS-box基因的功能分析[D];北京林業(yè)大學(xué);2015年

5 莊黎麗;豆科植物L(fēng)ATHYROIDES基因的功能研究[D];上海交通大學(xué);2012年

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10 郭偉;AGL6類基因在花器官發(fā)育中的功能鑒定[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

本文編號：2685199