植物葉脈分布在葉肉組織中,對(duì)礦物質(zhì)、水分和光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸及葉片的物理支撐起著重要的作用。水稻的葉脈為平行脈,分為中脈、大脈與小脈。小脈的密度（即單位葉寬的小脈數(shù)）對(duì)于光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸尤其重要,C4植物的小脈密度要比C3植物高,因此具有更快的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)速率。研究水稻小脈密度調(diào)控的分子機(jī)制不僅僅可以揭示維管束發(fā)生、發(fā)育等基礎(chǔ)理論問題,更重要的是可以通過改造水稻小脈密度,甚至在水稻中創(chuàng)制類似C4植物葉片的解剖學(xué)結(jié)構(gòu),提高光合作用效率及光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)速率,為C4水稻的創(chuàng)制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文以一份葉脈密度增加、維管束發(fā)育異常的類C4葉脈結(jié)構(gòu)突變體為研究對(duì)象,通過圖位克隆方法克隆控制該性狀的基因TWI1,并對(duì)TWI1調(diào)控水稻葉脈發(fā)育的分子機(jī)理進(jìn)行研究,主要結(jié)論如下:1、水稻野生型日本晴旗葉中部小脈密度為每2mm葉寬9個(gè)小脈,本研究從大容量T-DNA插入突變體庫中篩選獲得了一份旗葉中部小脈密度為每2mm葉寬14個(gè)小脈的突變體,由于葉片同時(shí)表現(xiàn)為卷曲,將其命名為twi1（twisted-leaf1）。該突變體葉片解剖學(xué)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為葉脈增密、兩個(gè)維管束之間的葉肉細(xì)胞數(shù)減少,維管束鞘細(xì)胞大而數(shù)目少... 

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 C3植物和C4植物
        1.1.1 C4植物的光合途徑
        1.1.2 C3植物的C4途徑
        1.1.3 C3、C4植物的比較基因組與蛋白質(zhì)組學(xué)
    1.2 C4水稻構(gòu)建的理論基礎(chǔ)
        1.2.1 C4途徑的酶學(xué)反應(yīng)及基因表達(dá)調(diào)控
        1.2.2 利用遺傳操作創(chuàng)制C4植物
    1.3 植物葉脈結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展
        1.3.1 C4植物葉片的結(jié)構(gòu)特征
        1.3.2 C4途徑的遺傳學(xué)研究
        1.3.3 植物葉片結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展
    1.4 本研究的目的和意義
        1.4.1 本研究的目的
        1.4.2 本研究的意義
第二章 材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和試劑
        2.1.1 水稻材料
        2.1.2 載體和菌株
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.4 主要實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 突變體的篩選
        2.2.2 樹脂切片方法
        2.2.3 測(cè)定水稻葉片光合效率
        2.2.4 葉綠素含量測(cè)定
        2.2.5 徒手切片及confocol染色觀察方法
        2.2.6 載體構(gòu)建
        2.2.7 農(nóng)桿菌感受態(tài)制備
        2.2.8 電轉(zhuǎn)農(nóng)桿菌方法
        2.2.9 細(xì)菌培養(yǎng)基配方
        2.2.10 植物培養(yǎng)基配方
        2.2.11 質(zhì)粒的大量提取
        2.2.12 TWI1蛋白的亞細(xì)胞定位
        2.2.13 RNA的提取
        2.2.14 cDNA合成
        2.2.15 實(shí)時(shí)熒光定量PCR
        2.2.16 轉(zhuǎn)基因植株GUS表達(dá)活性檢測(cè)
        2.2.17 酵母雙雜交
        2.2.18 Westernblot
        2.2.19 雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)
        2.2.20 Co-IP實(shí)驗(yàn)
        2.2.21 煙草2A自剪切系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
        2.2.22 擬南芥葉毛拯實(shí)驗(yàn)
        2.2.23 免疫組化實(shí)驗(yàn)方法
第三章 突變體篩選結(jié)果和分析
    3.1 突變體篩選概述
    3.2 葉脈突變體篩選結(jié)果
    3.3 解剖學(xué)結(jié)構(gòu)篩選突變體結(jié)果
        3.3.1 共聚焦顯微鏡觀察葉脈突變體的維管束結(jié)構(gòu)
        3.3.2 獲得了類似C4植物葉片解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的水稻突變體材料。
    3.4 討論
        3.4.1 水稻突變體缺乏發(fā)育完整的維管束內(nèi)束鞘。
        3.4.2 水稻突變體存在維管束鞘細(xì)胞延展和厚壁細(xì)胞數(shù)量變化
        3.4.3 水稻突變體維管束鞘存在大量葉綠體
第四章 twi1突變體研究結(jié)果與分析
    4.1 突變體twi1表型分析
    4.2 TWI1基因的圖位克隆
    4.3 功能互補(bǔ)驗(yàn)證
    4.4 TWI1基因的表達(dá)模式分析
    4.5 TWI1亞細(xì)胞定位
    4.6 TWI1和KNOX家族蛋白相互作用
    4.7 BIFC和Co-IP驗(yàn)證TWI1和OSH15相互作用
    4.8 TWI1可以抑制OSH15在細(xì)胞間的自由穿梭
    4.9 小脈的發(fā)生和發(fā)育機(jī)制解析
    4.10 免疫組化檢測(cè)OSH15蛋白分布
    4.11 twi1/osh15雙突變體的創(chuàng)制及遺傳學(xué)分析
    4.12 討論
        4.12.1 TWI1通過影響細(xì)胞分化模式來影響葉片的形態(tài)建成
        4.12.2 TWI1通過抑制OSH15蛋白細(xì)胞間穿梭導(dǎo)致細(xì)胞分化以及木質(zhì)化過程的異常
        4.12.3 TWI1蛋白抑制OSH15蛋白的細(xì)胞間穿梭
        4.12.4 TWI1基因潛在的應(yīng)用價(jià)值
第五章 全文結(jié)論
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3730855