水稻類核纖層蛋白OsNMCP1調控抗旱和根生長的功能研究
發(fā)布時間：2021-03-28 06:18
水稻（Oryza sativa L.）是世界上主要的糧食作物之一,高溫、寒冷和干旱等極端氣候嚴重影響人們的糧食安全。淡水資源短缺、農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低等問題制約著水稻的生產(chǎn),干旱成為世界農(nóng)業(yè)面臨的最大問題之一。發(fā)達的根系有利于植物對水分的吸收和利用,因此增大植株的根系密度和深度在水稻避旱機制中起到關鍵性的作用。Os NMCP1是本室前期芯片分析中發(fā)現(xiàn)的一個受干旱誘導表達基因,本研究通過對其超量表達植株和突變體植株進行干旱表型和根系表型的考察發(fā)現(xiàn)Os NMCP1正調控水稻植株根系生長和抗旱性,并對Os NMCP1蛋白在調控根系生長和抗旱性的功能進行深入研究。類核纖層蛋白（NMCPs）是植物中的核纖層類似蛋白,研究表明動物中的核纖層蛋白位于細胞核質外圍。我們通過轉化水稻原生質體瞬時表達Os NMCP1蛋白發(fā)現(xiàn)其定位于細胞核中,表明Os NMCP1是一個細胞核蛋白。我們將Os NMCP1融合GFP產(chǎn)生的穩(wěn)定表達植株,進行根尖免疫熒光高分辨率觀察,發(fā)現(xiàn)Os NMCP1位于細胞核質外圍。說明Os NMCP1是一個位于細胞核質外圍的類核纖層蛋白。Os NMCP1的表達量受到干旱處理和ABA處理誘導...
【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：168 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物響應非生物逆境脅迫的總體模式，修改自（HirayamaandShinozaki2010,HanandWagner2014）
水稻類核纖層蛋白OsNMCP1在調控抗旱和根生長中的功能研究5老根或胚軸等部位生出的位置不固定的根。植物體最早發(fā)育的根稱之為主根，主根生長發(fā)育到一定長度后在其側向部位長出的支根稱為側根，植株的主根和側根都有一定的發(fā)生位置，稱為定根。禾本科種子萌發(fā)時形成的主根存活期不長，因此不定根在吸收水分和營養(yǎng)起主要作用。水稻為禾本科植物，其根系的復雜性遠甚于模式植物擬南芥，因而其研究難度更高，研究進展更少，需要更多的研究（DeSmetetal2015）。圖2擬南芥和水稻的根尖結構示意圖（Coudertetal2010,DeSmetetal2015）。Fig.2TherootstructureofArabidopsisandrice(Coudertetal2010,DeSmetetal2015).根尖組織從尖端由形態(tài)學的上端往下其細胞的形態(tài)結構和生理功能逐漸產(chǎn)生差異，可以細分為四個部分：根尖頂端的帽狀結構為根冠、緊挨著的細胞排列緊密的分生區(qū)、高度液泡化且細胞呈長方形的伸長區(qū)以及密被根毛的成熟區(qū)（圖2）（Coudertetal2010,DeSmetetal2015）。根冠是植物最主要的感覺器官，可
華中農(nóng)業(yè)大學2020屆博士學位論文8物抗旱性更好。深層根系在植物前期和中前期起主要作用，同時深層根系有利于增強植物對不良環(huán)境的緩沖能力，提高植物的抗逆性。干旱脅迫時，土壤中的水分含量減少，植物的根系感受周圍水分缺失，吸收的水分減少，通過化學信號、液壓和電信號傳遞到莖誘導適應性反應，從根部感應的脅迫信號影響氣孔的關閉或是抑制莖的生長來調節(jié)植物的抗旱應答（Neumann2008）。水分缺失導致根部木質部的汁液pH從6.0變到7.0，植物體內ABA、細胞分裂素、乙烯前體和其他因子含量發(fā)生變化，影響了植物從根部運輸?shù)角o的水分利用效率（SchachtmanandGoodger2008）。圖3IR64和Dro1-NIL的根系表型（Ugaetal2013）。（A）IR64和Dro1-NIL的根系表型。（B）IR64和Dro1-NIL的植株干旱表型。Fig.3GraphicalgenotypesandverticalrootdistributionofIR64andDro1-NIL(Ugaetal2013).(A)TherootphenotypeofIR64andDro1-NIL.(B)PerformanceoftheIR64andDro1-NILplantsunderdroughtstresstreatment.研究者將數(shù)量性狀位點（quantitativetraitlocus，QTL）分析與抗旱相關性狀聯(lián)合應用，定位到許多與根發(fā)育有關的抗旱基因。在擬南芥的研究中，SCR（SCARECROW）調控根的皮質/內皮層起源細胞的不對稱分裂，在水稻根尖超量表達OsSCR可以觀察到內胚層細胞經(jīng)過不對稱分裂后調控皮質子細胞
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synergistic regulation of drought-responsive genes by transcription factor OsbZIP23 and histone modification in rice[J]. Wei Zong,Jun Yang,Jie Fu,Lizhong Xiong. Journal of Integrative Plant Biology. 2020(06)
博士論文
[1]水稻中XHS基因家族鑒定和功能分析[D]. 覃永華.華中農(nóng)業(yè)大學 2010
本文編號：3105041
【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：168 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物響應非生物逆境脅迫的總體模式，修改自（HirayamaandShinozaki2010,HanandWagner2014）
水稻類核纖層蛋白OsNMCP1在調控抗旱和根生長中的功能研究5老根或胚軸等部位生出的位置不固定的根。植物體最早發(fā)育的根稱之為主根，主根生長發(fā)育到一定長度后在其側向部位長出的支根稱為側根，植株的主根和側根都有一定的發(fā)生位置，稱為定根。禾本科種子萌發(fā)時形成的主根存活期不長，因此不定根在吸收水分和營養(yǎng)起主要作用。水稻為禾本科植物，其根系的復雜性遠甚于模式植物擬南芥，因而其研究難度更高，研究進展更少，需要更多的研究（DeSmetetal2015）。圖2擬南芥和水稻的根尖結構示意圖（Coudertetal2010,DeSmetetal2015）。Fig.2TherootstructureofArabidopsisandrice(Coudertetal2010,DeSmetetal2015).根尖組織從尖端由形態(tài)學的上端往下其細胞的形態(tài)結構和生理功能逐漸產(chǎn)生差異，可以細分為四個部分：根尖頂端的帽狀結構為根冠、緊挨著的細胞排列緊密的分生區(qū)、高度液泡化且細胞呈長方形的伸長區(qū)以及密被根毛的成熟區(qū)（圖2）（Coudertetal2010,DeSmetetal2015）。根冠是植物最主要的感覺器官，可
華中農(nóng)業(yè)大學2020屆博士學位論文8物抗旱性更好。深層根系在植物前期和中前期起主要作用，同時深層根系有利于增強植物對不良環(huán)境的緩沖能力，提高植物的抗逆性。干旱脅迫時，土壤中的水分含量減少，植物的根系感受周圍水分缺失，吸收的水分減少，通過化學信號、液壓和電信號傳遞到莖誘導適應性反應，從根部感應的脅迫信號影響氣孔的關閉或是抑制莖的生長來調節(jié)植物的抗旱應答（Neumann2008）。水分缺失導致根部木質部的汁液pH從6.0變到7.0，植物體內ABA、細胞分裂素、乙烯前體和其他因子含量發(fā)生變化，影響了植物從根部運輸?shù)角o的水分利用效率（SchachtmanandGoodger2008）。圖3IR64和Dro1-NIL的根系表型（Ugaetal2013）。（A）IR64和Dro1-NIL的根系表型。（B）IR64和Dro1-NIL的植株干旱表型。Fig.3GraphicalgenotypesandverticalrootdistributionofIR64andDro1-NIL(Ugaetal2013).(A)TherootphenotypeofIR64andDro1-NIL.(B)PerformanceoftheIR64andDro1-NILplantsunderdroughtstresstreatment.研究者將數(shù)量性狀位點（quantitativetraitlocus，QTL）分析與抗旱相關性狀聯(lián)合應用，定位到許多與根發(fā)育有關的抗旱基因。在擬南芥的研究中，SCR（SCARECROW）調控根的皮質/內皮層起源細胞的不對稱分裂，在水稻根尖超量表達OsSCR可以觀察到內胚層細胞經(jīng)過不對稱分裂后調控皮質子細胞
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synergistic regulation of drought-responsive genes by transcription factor OsbZIP23 and histone modification in rice[J]. Wei Zong,Jun Yang,Jie Fu,Lizhong Xiong. Journal of Integrative Plant Biology. 2020(06)
博士論文
[1]水稻中XHS基因家族鑒定和功能分析[D]. 覃永華.華中農(nóng)業(yè)大學 2010
本文編號：3105041
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