柳枝稷(Panicum virgatum L.)屬于禾本科(Gramineae)黍?qū)?Panicum),是原產(chǎn)于北美地區(qū)的一類禾本科暖季型多年生牧草。柳枝稷具有高地型和低地型兩種生態(tài)類型,因其具有較高的生物產(chǎn)量、良好的耐鹽(堿、干旱、貧瘠)能力和廣泛的生態(tài)適應(yīng)性等優(yōu)良特性,通常作為新型生物能源植物和水土保持植物被廣泛種植。分蘗(枝)是影響植物株型和農(nóng)作物產(chǎn)量重要因素之一,目前國內(nèi)外關(guān)于柳枝稷分蘗的研究處于起步階段,對影響分蘗發(fā)生的分子機制研究報道較少。MAX2編碼一種F-BOX蛋白,是獨腳金內(nèi)酯(Strigolactones,SLs)信號轉(zhuǎn)導途徑的關(guān)鍵因子,在各植物中具有保守性,其功能已在擬南芥、水稻和豌豆等多種植物中被報道。max2突變體表現(xiàn)為分枝增多,植株矮小,株型緊湊等表型。為了了解獨腳金內(nèi)酯激素調(diào)控柳枝稷分蘗的機理,本實驗室從柳枝稷Alamo材料中分離出Pv MAX2基因。本研究在已有的研究基礎(chǔ)上,對Pv MAX2的功能進行研究分析,探索SLs在多年生禾本科植物中調(diào)控分蘗發(fā)育的特點和機理,為改良柳枝稷、提高生物產(chǎn)量提供理論依據(jù)。論文取得研究成果如下:1.通過對MAX2同源蛋白序列比對分析,發(fā)現(xiàn)柳枝稷PvMAX2與谷子SiMAX2同源性最高,為92.6%。Pv MAX2基因轉(zhuǎn)化擬南芥max2突變體試驗表明,Pv MAX2與擬南芥At MAX2基因在功能上具有相似性。Pv MAX2可以增加株高,減少分蘗數(shù),增大葉片面積,促使開花提前且花期時間集中,減少蓮座葉數(shù),加速葉片衰老,抑制下胚軸和側(cè)根生長,促進主根的生長發(fā)育。2.GR24和IAA處理試驗發(fā)現(xiàn),10~( 6)M GR24可以促進WT和轉(zhuǎn)基因株系主根生長;抑制WT、轉(zhuǎn)基因株系下胚軸和側(cè)根的生長;10~( 7)M IAA處理可以抑制擬南芥主根及下胚軸生長,促進側(cè)根的發(fā)育。結(jié)果表明,GR24調(diào)控主根和下胚軸的生長依賴于Pv MAX2基因的表達,IAA可能在Pv MAX2的下游行使調(diào)控擬南芥主根、下胚軸和側(cè)根的生長發(fā)育的功能。3.獨腳金內(nèi)酯相關(guān)基因在柳枝稷中的表達模式分析發(fā)現(xiàn),Pv MAX2、D53和D14基因?qū)R24處理較敏感,濃度為10M時,表達量達到最高。D10和D27基因在GR24處理下,表達量變化趨勢相似,GR24低于濃度0.1M時表達量升高,當濃度高于0.1M時表達量水平下降。結(jié)果說明枝稷中存在獨腳金內(nèi)酯信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。4.將Pv MAX2基因過表達載體和RNAi載體轉(zhuǎn)柳枝稷分析,初步通過GUS引物PCR鑒定獲得9株柳枝稷轉(zhuǎn)基因陽性苗,其中RNAi植株5株,過量表達4株。RNAi植株分蘗數(shù)增加。綜上所述,柳枝稷Pv MAX2具有調(diào)控植物分蘗(枝)發(fā)育,調(diào)節(jié)植物根的形成和葉片生長等功能,與擬南芥At MAX2具有功能相似性,本研究可以為SLs調(diào)控多年生禾本科植物分蘗發(fā)育提供理論依據(jù)。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S578
【部分圖文】：

第一章 文獻綜述 腳金內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)與生物合成前研究中所發(fā)現(xiàn)的獨腳金內(nèi)酯（SLs）結(jié)構(gòu)由 4 個分子環(huán)組成，天然獨一個 D 環(huán)的類胡蘿卜素衍生物，通過烯醇醚鍵與 ABC 環(huán)連接在一起。 Humphrey and Beale 2006)（圖 1-1）。其中 A 環(huán)和 B 環(huán)具有不同的側(cè)鏈 環(huán)比較保守，目前已發(fā)現(xiàn)的天然獨腳金內(nèi)酯主要有 18 種，ABC 環(huán)通過修飾如甲基化、羥基化、環(huán)氧化等形成了不同形式的天然獨腳金內(nèi)strigol 結(jié)構(gòu)簡單，在 ABC 環(huán)上無任何修飾，被認為是獨腳金內(nèi)酯ili and Bouwmeester 2015；Xie et al. 2010)。天然的獨腳金內(nèi)酯生物活性前，也有一些具有 SLs 生物活性的人工合成類似物投入商品化生產(chǎn)。其高，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用最多 (Beveridge et al. 2003； Klee 2008)。GR24 類似物中最有效的，能夠促進種子萌發(fā)的化合物，已經(jīng)在科學研究和農(nóng)廣泛的應(yīng)用 (Boyer et al. 2014；Fernández-Aparicio et al. 2011)。

柳枝稷分蘗調(diào)控基因 PvMAX2 的功能研究，植物的根系分泌物被氟啶酮處理后，獨腳金內(nèi)酯含量降低合成突變體中也含有較低的獨腳金內(nèi)酯，這表明 SLs 來源于植物分枝功能的發(fā)現(xiàn)，類胡蘿卜素裂解雙加氧酶 CCD7（擬1、豌豆 RMS5、和矮牽牛 DAD3）和類胡蘿卜素裂解雙加參與 SLs 內(nèi)酯的生物合成進程被揭示 (Gomez-Roldanet al. 同時也證明了 SLs 是類胡蘿卜素的裂解氧化產(chǎn)物。通過對擬發(fā)現(xiàn)細胞色素 III 類單加氧酶 P450（擬南芥 MAX1）也參與 and Kyozuka 2010)。隨后一個功能未知的鐵結(jié)合蛋白，類胡，也被證明參與 SLs 的生物合成。類胡蘿卜素異構(gòu)酶 D27 (et al. 2012)和 CCD8 (Booker et al. 2004) 和 P450 (Cardoso e學反應(yīng)形成獨腳金內(nèi)酯（圖 1-2）。

第一章 文獻綜述 子萌發(fā)與光信號調(diào)節(jié) (Foo and Reid 2013；Decker et al. 2017)。最近的以抑制植物的地上分枝，還可以調(diào)控胚軸延長和側(cè)根的形成等（圖 1-3植物側(cè)枝發(fā)育的機制成為研究的熱點，一些多分枝表型的突變體被分離（Arabidopsis thaliana）的 more axillary (max2) 突變體、水稻（Oryza sd) 突變體、豌豆（Pisum sativum）的 ramosus (rms) 突變體和矮牽牛（）的 decreased apical dominance (dad) 突變體等，這些突變體在 SLs 的轉(zhuǎn)導過程中均有缺陷，并且為隱形性狀，呈現(xiàn)多分枝、株高矮小的現(xiàn)象 wmeester 2015；de Saint Germain et al. 2013)。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 操春燕;陳熙;吳燕;;脫落酸調(diào)控種子萌發(fā)和休眠的研究進展[J];生命科學;2017年06期

2 白龍;李春美;呂途;杜穎;楊s

本文編號：2823793