玉米（Zea mays L.）作為全世界重要的糧食作物,在其整個(gè)生長(zhǎng)周期中受到各種非生物逆境脅迫（干旱,熱和鹽等等）的侵?jǐn)_,尤其在開花期前后出現(xiàn)的不良環(huán)境對(duì)產(chǎn)量的影響最大。棉子糖是植物體內(nèi)重要的糖類物質(zhì),其在植物細(xì)胞中的含量直接影響植物對(duì)逆境的抵抗能力與種子活力。通過調(diào)控棉子糖代謝途徑提高玉米抗逆性與種子活力是玉米生物技術(shù)育種的一個(gè)新思路,至今仍是空白。肌醇半乳糖苷合成酶（Galactinol synthase,GOLS）是棉子糖生物合成起始的關(guān)鍵限速酶。早期研究發(fā)現(xiàn)玉米肌醇半乳糖苷合成酶（ZmGOLS）基因家族的兩個(gè)成員（ZmGOLS1和ZmGOLS2）在玉米萌發(fā)種子和愈傷中受干旱和熱激脅迫誘導(dǎo)表達(dá),并且在ZmGOLS2的啟動(dòng)子上存在一個(gè)響應(yīng)熱激的順式作用元件（HSE）。但是肌醇半乳糖苷合成酶在植物抗逆中所起的作用及其表達(dá)調(diào)控仍然未知。本研究發(fā)現(xiàn)了在干旱和熱激脅迫下調(diào)控ZmGOLS2的轉(zhuǎn)錄因子,研究了超表達(dá)ZmGOLS2植株的抗逆分子機(jī)制。同時(shí)通過不同玉米自交系授粉后35 d種胚中肌醇半乳糖苷含量,ZmGOLS2 mRNA表達(dá)量和ZmGOLS2蛋白含量與包含368個(gè)玉米自交系轉(zhuǎn)錄組S... 

【文章頁(yè)數(shù)】：147 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 植物響應(yīng)非生物逆境脅迫研究進(jìn)展
    1.2 棉子糖家族寡糖(Raffinosefamilyoligosaccharides,RFOs)在非生物逆境脅迫中的作用
        1.2.1 肌醇半乳糖苷合成酶(GOLS)與肌醇半乳糖苷(galactinol)研究進(jìn)展
        1.2.2 棉子糖合成酶(RS)與棉子糖(Raffinose)研究進(jìn)展
    1.3 植物轉(zhuǎn)錄因子研究簡(jiǎn)介
        1.3.1 脫水響應(yīng)元件結(jié)合蛋白2亞族(DREB2)研究進(jìn)展
        1.3.2 熱激轉(zhuǎn)錄因子(HSF)研究進(jìn)展
    1.4 熱激轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合蛋白(HSBP)研究進(jìn)展
    1.5 本研究的目的和意義
第二章 玉米肌醇半乳糖苷合成酶的功能研究
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.1 植物材料
        2.2.2 菌種與載體
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 載體構(gòu)建
        2.3.2 玉米gols1純合突變體鑒定與干旱脅迫
        2.3.3 序列比對(duì)
        2.3.4 玉米B73幼苗逆境脅迫處理
        2.3.5 玉米B73和擬南芥葉肉原生質(zhì)體制備與轉(zhuǎn)化
        2.3.6 擬南芥穩(wěn)定轉(zhuǎn)化
        2.3.7 MBP-ZmDREB2A蛋白誘導(dǎo)表達(dá)純化與抗體制備
        2.3.8 亞細(xì)胞定位
        2.3.9 總RNA提取、RT-PCR和蛋白質(zhì)印跡(westernblot)檢測(cè)基因表達(dá)
        2.3.10 糖組分提取與含量測(cè)定
        2.3.11 轉(zhuǎn)基因擬南芥的表型分析
        2.3.12 數(shù)據(jù)分析
    2.4 結(jié)果與分析
        2.4.1 ZmGOLS1和ZmGOLS2序列,逆境響應(yīng)模式和亞細(xì)胞定位分析
        2.4.2 zmgols1突變體鑒定
        2.4.3 zmgols1突變體幼苗耐旱性鑒定
        2.4.4 zmgols1突變體成苗糖含量檢測(cè)
        2.4.5 zmgols1突變體成熟種子糖含量檢測(cè)
        2.4.6 超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥株系糖含量檢測(cè)
        2.4.7 超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥株系優(yōu)于超表達(dá)ZmDREB2A擬南芥植株
        2.4.8 超表達(dá)ZmGOLS2或ZmDREB2A擬南芥株系耐逆性顯著提高
    2.5 討論
第三章 超表達(dá)ZmGOLS2提高植物耐逆性的機(jī)制研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.1 植物材料
    3.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.3.1 擬南芥植株表型分析
        3.3.2 氣孔開度測(cè)定
        3.3.3 光系統(tǒng)II的穩(wěn)定性測(cè)定
        3.3.4 實(shí)時(shí)定量RT-PCR檢測(cè)
        3.3.5 數(shù)據(jù)分析
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥種子在萌發(fā)和子葉伸展階段對(duì)外源ABA敏感
        3.4.2 超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥在幼苗生長(zhǎng)階段對(duì)外源ABA敏感
        3.4.3 超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥ABA合成通路相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)
        3.4.4 ABA處理后超表達(dá)ZmGOLS2擬南芥葉片氣孔開度降低
        3.4.5 ABA處理后擬南芥棉子糖缺失突變體(atrs5)葉片氣孔開度降低
    3.5 討論
第四章 玉米ZmGOLS2等位基因表達(dá)調(diào)控研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.1 植物材料
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.1 玉米自交系葉片基因組提取
        4.3.2 玉米自交系種胚總RNA提取與RT-PCR檢測(cè)基因表達(dá)
        4.3.3 玉米自交系種胚總蛋白提取與westernblot分析
        4.3.4 ZmGOLS2蛋白原核誘導(dǎo)表達(dá)
        4.3.5 灰度分析
        4.3.6 全基因組關(guān)聯(lián)(GWAS)分析
        4.3.7 ZmGOLS2抗體制備
    4.4 結(jié)果與分析
        4.4.1 不同玉米自交系種胚ZmGOLS2mRNA,蛋白和肌醇半乳糖苷含量檢測(cè)
        4.4.2 不同玉米自交系種胚ZmGOLS2啟動(dòng)子區(qū)SNP研究
        4.4.3 不同玉米自交系種胚ZmGOLS2翻譯調(diào)控研究
    4.5 討論
第五章 ZmDREB2A調(diào)控ZmGOLS2表達(dá)的研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)材料
        5.2.1 植物材料
        5.2.2 菌種與載體
    5.3 實(shí)驗(yàn)方法
        5.3.1 載體構(gòu)建
        5.3.2 玉米葉肉原生質(zhì)體制備和瞬時(shí)轉(zhuǎn)化
        5.3.3 擬南芥穩(wěn)定轉(zhuǎn)化
        5.3.4 MBP-ZmDREB2A蛋白誘導(dǎo)表達(dá)純化與抗體制備
        5.3.5 凝膠遷移實(shí)驗(yàn)(EMSA)
        5.3.6 實(shí)時(shí)定量RT-PCR和westernblot檢測(cè)基因表達(dá)
        5.3.7 擬南芥干旱脅迫處理
        5.3.8 擬南芥葉片總糖提取與檢測(cè)
        5.3.9 RNA提取與RNA-seq分析
        5.3.10 數(shù)據(jù)分析
    5.4 結(jié)果與分析
        5.4.1 ZmDREB2A正調(diào)控ZmGOLS2表達(dá)
        5.4.2 超表達(dá)ZmDREB2A擬南芥株系肌醇半乳糖苷和棉子糖含量分析
        5.4.3 超表達(dá)ZmDREB2A的玉米原生質(zhì)體轉(zhuǎn)錄組分析
    5.5 討論
第六章 ZmHSFA2和ZmHSBP2互作調(diào)控ZmGOLS2表達(dá)
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)材料
        6.2.1 植物材料
        6.2.2 菌種與載體
    6.3 實(shí)驗(yàn)方法
        6.3.1 載體構(gòu)建
        6.3.2 玉米B73幼苗逆境脅迫處理與成苗組織表達(dá)譜分析
        6.3.3 ZmHSFA2和ZmHSBP2序列比對(duì)
        6.3.4 玉米和擬南芥葉肉原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化以及擬南芥穩(wěn)定轉(zhuǎn)化
        6.3.5 亞細(xì)胞定位,雙分子熒光互補(bǔ)(BiFC)和酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)
        6.3.6 ZmHSFA2,ZmHSBP2或ZmGOLS2蛋白誘導(dǎo)表達(dá)純化與抗體制備
        6.3.7 RT-PCR,實(shí)時(shí)定量RT-PCR和westernblot檢測(cè)基因表達(dá)
        6.3.8 轉(zhuǎn)基因擬南芥表型分析
        6.3.9 擬南芥葉片總糖提取與檢測(cè)
        6.3.10 染色質(zhì)免疫沉淀(ChIP)
        6.3.11 啟動(dòng)子順式作用原件預(yù)測(cè)
        6.3.12 數(shù)據(jù)分析
    6.4 結(jié)果與分析
        6.4.1 ZmHSFA2和ZmHSBP2的序列,表達(dá)模式和亞細(xì)胞定位分析
        6.4.2 ZmHSFA2正調(diào)控ZmGOLS2的表達(dá)
        6.4.3 ZmHSFA2的轉(zhuǎn)錄活性受熱激誘導(dǎo)的磷酸化調(diào)控
        6.4.4 超表達(dá)ZmHSFA2的擬南芥表型分析
        6.4.5 ZmHSFA2和ZmHSBP2互作分析
        6.4.6 超表達(dá)ZmHSBP2的擬南芥表型分析
        6.4.7 ZmHSBP2的表達(dá)受到ZmHSFA2及自身ZmHSBP2的調(diào)控
    6.5 討論
        6.5.1 HSFA轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)和功能在植物界是保守的
        6.5.2 ZmHSFA2轉(zhuǎn)錄因子直接或間接調(diào)控ZmGOLS2表達(dá)
        6.5.3 ZmHSFA2的磷酸化以及存在形式
        6.5.4 HSFA2和HSBP2與植物的熱激脅迫響應(yīng)
        6.5.5 細(xì)胞如何響應(yīng)熱激脅迫？
    6.6 小結(jié)
第七章 全文總結(jié)
    7.1 全文主要結(jié)論
    7.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 下步研究計(jì)劃
參考文獻(xiàn)
附錄
縮略詞
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Identification and expression analysis of OsHsfs in rice[J]. Chuang WANG§, Qian ZHANG§, Hui-xia SHOU (State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Life Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China).  Journal of Zhejiang University（Science B:An International Biomedicine ＆ Biotechnology Journal）. 2009(04)



本文編號(hào)：3659811