種子大小是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素之一。研究控制種子大小的重要基因,解析種子大小調(diào)控分子機制,可以為作物高產(chǎn)育種提供重要參考。HRD3A參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)的植物脅迫應(yīng)答反應(yīng),是UPR中重要的E3泛素連接酶,對未折疊蛋白的重新折疊以及錯誤折疊蛋白的降解有著關(guān)鍵作用。hrd3a-1突變體較野生型千粒重降低了20%,通過DIC實驗觀察發(fā)現(xiàn),種皮細胞與胚子葉表皮細胞變小。進一步通過hrd3a-1與野生型的正反交實驗發(fā)現(xiàn),HRD3A是受母性組織影響調(diào)控種子發(fā)育的。為了確定HRD3A的基因功能,我們分別構(gòu)建了PHRD3A::HRD3A-GUS和35S::HRD3A-GUS載體并轉(zhuǎn)入hrd3a-1突變體背景。轉(zhuǎn)基因后,突變體小種子表型得到了恢復(fù)。對PHRD3A::HRD3A-GUS轉(zhuǎn)基因植株GUS活性進行分析,發(fā)現(xiàn)HRD3A在幼苗、幼嫩的花柱和花粉粒、胚珠以及授粉后3天、6天、9天的種子中均有表達。對hrd3a-1突變體轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)一些與細胞伸長有關(guān)的差異表達基因,包括生長素合成因子YUC家族成員、生長素響應(yīng)因子ARF家族成員、TCP家族成員以及細胞色P450家族成員,對ARF家族成員中的差異表達基因進行KEGG分析,發(fā)現(xiàn)hrd3a-1突變體中生長素響應(yīng)因子ARF轉(zhuǎn)錄下調(diào)顯著,ARF對植物細胞的伸長是正調(diào)控的。KLU/CYP78A5基因是細胞色素P450家族成員之一,促進母性組織珠被細胞的分裂和伸長,對調(diào)控種子大小有重要作用。我們通過遺傳雜交實驗獲得了hrd3a-1 klu雙突變體。hrd3a-1 klu雙突變體表現(xiàn)出比klu單突變體更嚴重的表型。CYP78A7基因與KLU/CYP78A5基因是功能冗余的(Wang et al.,2008),轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示CYP78A7基因在hrd3a-1突變體中是顯著下調(diào)的,因此我們認為HRD3A可能是通過促進CYP78A7的轉(zhuǎn)錄,增強珠被細胞的伸長,從而使種子正常發(fā)育。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q943.2
【部分圖文】：

圖 1-1 擬南芥種子的發(fā)育模式圖（Ni et al., 2010）Fig. 1-1 Arabidopsis seed development (Ni et al., 2010).1 胚乳的發(fā)育通過雙受精事件，二倍體的極核和單倍體的精核組成一個三倍體的胚乳細胞。物中，胚乳的發(fā)育大致可以分為四個階段，合胞體階段、細胞化階段、胚乳分化期和細胞死亡階段。其中，合胞體時期的特點是細胞核不斷地分裂，但不伴隨（Boisnard-Lorig et al., 2001）。在第 8 次減數(shù)分裂之后，開始進入細胞化階段胞化從圍繞胚的周圍開始向合點端蔓延。緊接著是胚乳的細胞化時期，伴隨著成，合胞體時期的細胞核被分離開來。在谷類作物中，胚乳細胞的類型有四種胚乳、糊粉層、傳遞細胞和胚周圍區(qū)域的胚乳。淀粉質(zhì)胚乳是谷類作物中主要織，為種子的萌發(fā)和植株的建成提供營養(yǎng)物質(zhì)。與谷類作物不同的是，在雙子，胚乳會形成許多細胞，并且伴隨著胚的生長，胚乳作為一種能源物質(zhì)被消耗生長提供能量（Lopes et al., 1993）。在擬南芥中，胚乳細胞化缺陷型的突變體

的兩層細胞規(guī)定為外層珠被（oi），里面的三層細胞被叫做內(nèi)層珠被（ii）。外由 oi1、oi2 兩層細胞組成，內(nèi)珠被則由 ii1、ii1'、ii2 三層細胞構(gòu)成（Beeckman0；Kunieda et al., 2008）。內(nèi)珠被中最內(nèi)層的細胞（ii1）與胚乳細胞是直接接觸發(fā)育對種子大小的影響是顯著的，以母性組織對種子發(fā)育的影響來控制種子產(chǎn)之后，種腔開始變大，一部分是由于種皮的發(fā)育，還有一部分是由于種皮與胚相互作用（Ingouff et al., 2006；Roszak and K hler, 2011）。擬南芥受精之后，皮的細胞開始劇烈的生長變大（Garcia et al., 2005）。所有種皮細胞的分裂與增受精后第六天（Du et al., 2014）。很多研究分析了與珠被和種皮發(fā)育相關(guān)的突了珠被的發(fā)育的確會影響種子的大小。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文

圖 1-3 在胚胎發(fā)育過程中胚胎與胚乳之間的通訊途徑（Claudia et al., 2014）被子植物胚胎發(fā)生的第一階段，因為之后胚乳和胚胎之間的通信途徑將完全是通共質(zhì)體域。胚和細胞化胚乳之間的白色區(qū)（心形期）代表了質(zhì)外體的空間。S，胚的底部，黑色柱代表胚柄和胚體（S-Em），胚體和胚乳（Em-En），胚柄和胚乳（S柱代表質(zhì)外體運輸。短柱和線表示將在晚期心形階段開始的胚柄退化。unication pathways between embryo and endosperm during embryo development (Claucuses on the first stages of angiosperm embryogenesis, since afterwards communicationmbryo will be purely apoplastic. Each color represents one symplastic domain. The wlarized endosperm (heart stage) represents the apoplastic space. S, suspensor, Em, e bottom of the figure, black bars represent symplastic connectivity between suspensorproper and endosperm (Em-En), suspensor and endosperm (S-En) while orange bars rs and lines represent suspensor degeneration that will start at late heart stage.種皮的相互作用長發(fā)育和珠被的生長發(fā)育緊密耦合。種皮的發(fā)育影響胚乳核胚乳為種子的發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生一些信號協(xié)調(diào)種子子（Berger et al., 2006）。目前已經(jīng)提出了兩種模型來解釋胚

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Yanjie Zhang;Wanqi Liang;Jianxin Shi;Jie Xu;Dabing Zhang;;MYB56 Encoding a R2R3 MYB Transcription Factor Regulates Seed Size in Arabidopsis thaliana[J];Journal of Integrative Plant Biology;2013年11期

本文編號：2831662