光作為一個(gè)重要的環(huán)境因子影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的諸多方面,如開(kāi)花時(shí)間、種子萌發(fā)、抗逆反應(yīng)等。植物通過(guò)多種光受體感受環(huán)境中的光信號(hào),其中以紅光與遠(yuǎn)紅光受體——光敏色素研究最為透徹。前人研究表明,將擬南芥phyB的104與361位點(diǎn)的酪氨酸(Y)改造為苯丙氨酸(F)可增強(qiáng)其感光性。玉米中有兩個(gè)光敏色素基因phytochrome B1(PHYB1)和phytochrome B2(PHYB2)。為了研究玉米光敏色素B1的功能,我們構(gòu)建了野生型ZmPHYB1~(WT),ZmPHYB1~(Y98F)(擬南芥Y104F)和ZmPHYB1~(Y359F)(擬南芥Y361F)3種重組質(zhì)粒,并將這3種重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入擬南芥功能缺失突變體phyB-9中。對(duì)轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行表型分析,同時(shí),對(duì)ZmPHYB1進(jìn)行功能分析。主要結(jié)果如下:1、通過(guò)Basta抗性篩選獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因純合株系;2、在白光(WL)與紅光(Rc)處理?xiàng)l件下,所有轉(zhuǎn)基因株系的下胚軸比功能缺失突變體phyB-9的下胚軸短,且ZmPHYB1~(Y98F)與ZmPHYB1~(Y359F)轉(zhuǎn)基因株系的下胚軸較野生型ZmPHYB1~(WT)的下胚軸短;長(zhǎng)日照條件下,轉(zhuǎn)基因株系的葉柄短于功能缺失突變體phyB-9的葉柄;3、3種轉(zhuǎn)基因株系的ZmPHYBs-YFP經(jīng)紅光處理后可以進(jìn)入細(xì)胞核,形成speckles;4、轉(zhuǎn)基因株系開(kāi)花時(shí)間較突變體phyB-9晚;轉(zhuǎn)基因株系的蓮座葉數(shù)量增多。此外,ZmPHYB1~(Y98F)與ZmPHYB1~(Y359F)轉(zhuǎn)基因株系開(kāi)花甚至晚于ZmPHYB1~(WT)轉(zhuǎn)基因株系開(kāi)花;5、ZmPHYB1的3種形式可以與AtPIF1/3/4/5在細(xì)胞核中互作;6、避蔭反應(yīng)響應(yīng)基因ATHB2、IAA29、PIL1及HFR1與生長(zhǎng)素響應(yīng)基因YUC5、YUC8和YUC9的表達(dá)水平,與突變體phyB-9比較,在三種轉(zhuǎn)基因植株中均發(fā)生改變。綜上所述,ZmPHYB1可以恢復(fù)功能缺失突變體phyB-9下胚軸伸長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)度、開(kāi)花時(shí)間等表型,但不能有效恢復(fù)葉綠體的合成。Y98F和Y359F氨基酸的替換可以增加ZmphyB1的活性。在分子水平,ZmPHYB1可與擬南芥AtPIFs互作并誘導(dǎo)下游避蔭反應(yīng)響應(yīng)基因和生長(zhǎng)素響應(yīng)基因的表達(dá)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q943.2;S513
【部分圖文】：

圖 1.1 日光光譜分布Fig 1.1 Spectral distribution of the photon fluence rate of daylight 避蔭反應(yīng)在雙子葉植物中的研究進(jìn)展目前擬南芥中遮蔭反應(yīng)分子機(jī)理的研究相當(dāng)完善。如圖 1.2 所示為生長(zhǎng)在高 R下的擬南芥植株�？梢郧宄赜^察到葉柄伸長(zhǎng)，葉面積減少等表型。由于避蔭號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)、植物激素信號(hào)途徑和生長(zhǎng)反應(yīng)，故而避蔭反應(yīng)是一個(gè)十分chera et al., 2013; Smith, 2003)。也正是因?yàn)槠鋸?fù)雜性，該領(lǐng)域已有研究主要集芥上，而對(duì)于其他植物，尤其是作物上的研究十分有限。植物間的相互遮擋導(dǎo)例(R:FR)下降，通常認(rèn)為這是觸發(fā)避蔭反應(yīng)的因素。在低 R:FR 條件下，雙子桿和葉柄顯著增長(zhǎng) (Morgan et al., 1981)以及莖葉夾角變小(葉片上翹)(Whitelam表明，光敏色素 B(phytochrome B，PHYB)是感受環(huán)境中紅光變化的主要光受反應(yīng)的激活因子(Halliday et al., 1994)。同時(shí)避蔭反應(yīng)還涉及到光敏色素 A(phyA)、趨光素、UVR8(UV RESISTANCE LOCUS 8)及藍(lán)光受體-隱花色素(cryptopc其中 phyA 可以拮抗 phyB 的作用(Yang et al., 2017)；趨光素及 UVR8 可以調(diào)節(jié)

圖 1.2 擬南芥在 high R : FR(a) 和 low R:FR(b)的表型Fig 1.2 Phenotype of Arabidopsis in high R: FR(a) and low R: F應(yīng)在單子葉植物中的研究進(jìn)展單子葉植物在低 R:FR 生長(zhǎng)條件下，會(huì)出現(xiàn)頂端優(yōu)勢(shì)增加收獲量減少、易倒伏、雌雄間隔增大等不利影響。尤其在產(chǎn)甚至絕收。正如雙子葉植物一樣(Kebrom et al., 2007)，選擇犧牲生殖生長(zhǎng)以增加營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)來(lái)爭(zhēng)奪更多資源，這勢(shì)植密度的一個(gè)重要的決定因素。植物中避蔭反應(yīng)的相關(guān)研究主要集中于株型方面。TB1(T制分枝的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)高粱施加遠(yuǎn)紅光(FR)會(huì)使得其表006)。擬南芥同源基因 TB1-like1 在調(diào)控腋芽發(fā)育中也有類高粱中，TB1 激活轉(zhuǎn)錄因子 GT1(GRASSY TILLERS1, GT減少(Kebrom et al., 2006; Whipple et al., 2011)。GT1 的組，從而使作物產(chǎn)生更強(qiáng)的光合能力。在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)XILLARY BUD GROWTH2, MAX2)與 DRM1(DORMAN

.3 擬南芥中 phyB 和 PIF 蛋白在調(diào)節(jié)植物避蔭反應(yīng)中起關(guān)鍵調(diào)控psis phyB and PIF proteins play the key role in regulating plant shade意義及內(nèi)容的最大的糧食作物。隨著耕地壓力的不斷加劇，增加單位首要選擇目標(biāo)。在玉米育種上，合適的株高與穗位、最獲得理想株型、產(chǎn)量和生物量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，也是適有研究表明，在高密度情況下，避蔭反應(yīng)綜合征是阻礙條件下的不同基因的表達(dá)情況至關(guān)重要。同時(shí)通過(guò)分析號(hào)通路對(duì)培育新品種有很大的指導(dǎo)意義。擬南芥紅光與由光敏色素 phyB 感知，根據(jù)序列比對(duì)，ZmPHYB1 與我們采取轉(zhuǎn)基因技術(shù)探究 ZmPHYB1 在擬南芥中發(fā)揮的導(dǎo)意義。

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1 馬曉凈;玉米PHYB1基因在擬南芥中的功能分析[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2018年

本文編號(hào)：2821891