楊樹是我國北方林業(yè)生產(chǎn)中的主要造林樹種之一,是再生生物資源和森林碳匯的組成部分,具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值。楊樹具有較強(qiáng)的速生性,然而影響其快速生長的限制因子很多,例如光合作用和營養(yǎng)元素的吸收利用。光合作用直接影響植物生物量積累,是決定林木生產(chǎn)力最重要的生理過程之一。氮素是植物生長的必需營養(yǎng)元素,同時(shí)還影響著植物的光合效率。為了提高林業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量以滿足人類和社會(huì)對(duì)木材資源的需求,我們從光合作用和氮素營養(yǎng)利用角度研究樹木速生機(jī)理,并且通過生物工程手段培育優(yōu)良品種。這對(duì)提高林產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量以及對(duì)林業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。本研究首先從生理角度比較光合作用與氮素營養(yǎng)對(duì)不同歐美雜交黑楊生長差異的影響。然后結(jié)合不同生長速率歐美雜交黑楊基因表達(dá)譜數(shù)據(jù),挖掘與光合作用和氮素營養(yǎng)相關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄因子GATA家族成員基因。并且通過基因家族生物信息學(xué)分析以及過表達(dá)和CRISPR基因編輯分析,揭示了GATA基因在植物光合作用以及氮素響應(yīng)調(diào)控過程中的作用。通過研究,取得主要結(jié)果如下:(1)對(duì)三種不同歐美雜交黑楊無性系NE19([P.nigra ×(P.deltoides × P.nigra))]、DN2(P.del...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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摘要
ABSTRACT
1. 引言
    1.1. 植物的光合作用
    1.2. 氮素營養(yǎng)與植物生長
        1.2.1. 氮素對(duì)植物生長的影響
        1.2.2. 氮素對(duì)植物碳代謝的影響
        1.2.3. 氮素對(duì)植物體內(nèi)總氮含量的影響
    1.3. GATA轉(zhuǎn)錄因子家族的介紹
        1.3.1. 轉(zhuǎn)錄因子的介紹
        1.3.2. GATA轉(zhuǎn)錄因子的發(fā)現(xiàn)
        1.3.3. 植物中的GATA轉(zhuǎn)錄因子
        1.3.4. 植物GATA轉(zhuǎn)錄因子的功能
    1.4. CRISPR/Cas9技術(shù)基因組定點(diǎn)編輯的介紹
        1.4.1. CRISPR/Cas9系統(tǒng)的組成
        1.4.2. CRISPR/Cas作用機(jī)制
        1.4.3. CRISPR/Cas9技術(shù)在植物中的應(yīng)用
        1.4.4. CRISPR/Cas9的優(yōu)點(diǎn)
    1.5. 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物中的研究進(jìn)展
        1.5.1. 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在擬南芥中的研究進(jìn)展
        1.5.2. 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在楊樹中的研究進(jìn)展
    1.6. 本研究的內(nèi)容與技術(shù)路線
2. 歐美楊不同基因型生長差異及氮素營養(yǎng)對(duì)其生長的影響
    2.1. 材料與方法
        2.1.1. 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2. 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.3. 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.4. 實(shí)驗(yàn)方法
    2.2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.2.1. 三種歐美楊無性系生長差異
        2.2.2. 氮素對(duì)歐美楊NE19的影響
    2.3. 小結(jié)
3. 楊樹GATA轉(zhuǎn)錄因子家族基因鑒定以及對(duì)氮素的響應(yīng)
    3.1. 材料與方法
        3.1.1. 實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.2. 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.1.3. 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.1.4. 實(shí)驗(yàn)方法
    3.2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.2.1. GATA轉(zhuǎn)錄因子家族成員的確定
        3.2.2. 楊樹GATA家族基因系統(tǒng)發(fā)育
        3.2.3. GATA轉(zhuǎn)錄因子家族的楊樹和擬南芥親緣關(guān)系
        3.2.4. 楊樹GATA家族與擬南芥基因序列對(duì)比
        3.2.5. 楊樹GATA家族基因的定位以及復(fù)制
        3.2.6. 楊樹GATA家族啟動(dòng)子分析
        3.2.7. NE19不同組織中GATA家族成員對(duì)N03-響應(yīng)
    3.3. 小結(jié)
4. PdGNC基因的擬南芥轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)基因植株的表型分析
    4.1. 材料與方法
        4.1.1. 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2. 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.1.3. 實(shí)驗(yàn)儀器
        4.1.4. 實(shí)驗(yàn)方法
    4.2 結(jié)果
        4.2.1. NE19、DN2和R270中GNC基因的的表達(dá)情況
        4.2.2. PdGNC在不同濃度的氮素處理下的表達(dá)量
        4.2.3. NE19中PdGNC的組織表達(dá)
        4.2.4. PdGNC基因的克隆以及表達(dá)載體的構(gòu)建
        4.2.5. PdGNC同源基因AtGNC擬南芥的突變體鑒定
        4.2.6. PdGNC轉(zhuǎn)基因植株的檢測(cè)
        4.2.7. 不同株系的表型分析
    4.3. 小結(jié)
5. PdGNC和crispr-GNC的717楊遺傳轉(zhuǎn)化與表型分析
    5.1. 材料與方法
        5.1.1. 實(shí)驗(yàn)材料
        5.1.2. 實(shí)驗(yàn)試劑
        5.1.3. 實(shí)驗(yàn)儀器
        5.1.4. 試驗(yàn)方法
    5.2. 結(jié)果
        5.2.1. CRISPR/Cas9系統(tǒng)對(duì)楊樹基因的定向編輯
        5.2.2. PdGNC過表達(dá)植株的獲得與檢測(cè)
        5.2.3. crispr-GNC植株的獲得
        5.2.4. 不同株系的表型分析
    5.3. 小結(jié)
6. 結(jié)論與展望
    6.1. 結(jié)論
    6.2. 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3. 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1
附錄2
附錄3
個(gè)人簡介
導(dǎo)師簡介
致謝



本文編號(hào)：3836537