【摘要】：纖維素是植物細胞壁的主要成分,影響細胞壁的理化特性和生物質(zhì)利用。纖維素是由纖維素合酶(Cellulose synthase,Ces A)復(fù)合體催化合成。纖維素合酶基因家族已分為初生和次生細胞壁纖維素合酶兩類。其中次生壁纖維素合酶基因在細胞壁合成和植物生長發(fā)育中的一些功能業(yè)已研究,但初生壁纖維素合酶基因的相關(guān)功能報道較少。本研究分析了水稻和擬南芥初生壁合成相關(guān)基因在水稻中的功能,初步解析了初生壁對水稻生長發(fā)育的影響,測定了木質(zhì)纖維素的產(chǎn)糖效率。其主要結(jié)果如下:1.鑒定了水稻OsCesA5基因T-DNA插入突變體,純合水稻突變體株高和莖稈各節(jié)間長度均顯著降低。水稻超表達OsCesA5基因可以促進轉(zhuǎn)基因水稻幼苗和倒1節(jié)節(jié)間伸長。2.基于Q-PCR基因表達量定量分析,突變體Oscesa5-3材料中與初生壁合成相關(guān)的Os Ces A3、5、6基因表達量顯著下降,與次生壁相關(guān)的Os Ces A4、9表達量升高,而超表達p35S::OsCesA5水稻轉(zhuǎn)基因材料植株相關(guān)基因表達量呈相反的趨勢。3.透射電鏡觀察細胞壁厚度,突變體初生壁變薄而次生壁厚度不變;超表達植株初生壁加厚,次生壁變薄。4.測定成熟莖稈纖維素的聚合度(DP)和結(jié)晶度(Cr I),突變體纖維素的DP和Cr I均顯著降低,而超表達植株則顯著升高。5.分析成熟莖稈細胞壁成分,突變體中纖維素、半纖維、木質(zhì)素含量顯著降低,超表達植株中均顯著升高。6.突變體中半纖維素合成相關(guān)基因GT43和木質(zhì)素合成相關(guān)基因4CL1、4CL3、4CL4表達量均顯著下降,超表達植株中相關(guān)基因表達量均顯著上升。7.在1%NaOH預(yù)處理條件下,突變體木質(zhì)纖維素酶解產(chǎn)糖效率顯著提高,乙醇產(chǎn)量高達21%(%干重)。8.在水稻中異源超表達擬南芥At Ces A3、6、7、9,其轉(zhuǎn)基因植株株高均顯著降低。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943
【圖文】：

1.1 植物細胞壁的特性1.1.1 植物細胞壁的結(jié)構(gòu)植物細胞壁位于細胞膜的外側(cè)，包括初生壁（primary cell wall, PCW）、次生（secondary cell wall, SCW）以及胞間層（middle lamella）（Rytioja et al 2014）。生壁位于胞間層內(nèi)側(cè)，在細胞分裂和伸長時期合成，具有柔軟性和可塑性。在某些次生細胞的初生細胞壁內(nèi)側(cè)位置，次生細胞壁在細胞停止伸長之后才開始沉積。因此初生壁對于細胞大小有著決定性的作用，而成熟的次生細胞壁具有剛性，是增加細胞壁機械支撐力的重要決定因子。

與纖維素不同，半纖維素等細胞壁非纖維素多糖在高爾基體內(nèi)組通過高爾基體囊泡融合到細胞膜上與纖維素微纖絲關(guān)聯(lián)（Driouich et al 1993）。合成位置不同，非纖維素聚合物可能不會直接影響纖維素的合成過程。已經(jīng)有表明雙子葉植物初生壁半纖維素含量最多的木葡聚糖（Xyloglucan）可能在纖微纖絲之間氫鍵的形成過程中發(fā)揮很大作用（Bashline et al 2014）。1973 年 Keegstra 等人首先提出了纖維素微纖絲與木葡聚糖的間接聯(lián)系，在早期胞壁結(jié)構(gòu)模型研究中，認為木葡聚糖通過氫鍵與纖維素微纖絲結(jié)合，通過共價果膠結(jié)合。最新的研究對 XyG/cellulose 交聯(lián)的模型提出了質(zhì)疑，人們在芹菜薯、洋蔥等植物細胞壁中只有少量的木葡聚糖，不足以與大量的纖維素微纖絲（Thimm et al 2002，Zykwinska et al 2005）。此外，未檢測到木葡聚糖的突變體xxt2，表現(xiàn)出一個相對溫和的表型，表明 XyG/cellulose 交聯(lián)的方式可能不是唯，細胞壁非纖維素聚合物與纖維素之間還存在其他連接方式（Cavalier et al 2008 and Cosgrove 2012）。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018 屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文3 結(jié)果與分析3.1 OsCesA5 基因 T-DNA 插入突變體鑒定從韓國慶熙大學(xué)購買的 OsCesA5 突變體共 3 種不同插入類型，編號 Oscesa5-1Oscesa5-2 和 Oscesa5-3。由圖 3.1 可知，Oscesa5-1 的 T-DNA 插入到第一個外顯子上，Oscesa5-2 的 T-DNA 插入到第 8 個外顯子，Oscesa5-3 有兩段 T-DNA 插入，均插入到第 7 個外顯子，兩段 T-DNA 插入位置間隔 20 bp。A

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2788453