為了獲得高產(chǎn),農(nóng)民往往過量施用氮肥。氮肥的大量使用,不僅導(dǎo)致氮肥利用效率降低、環(huán)境污染等,還容易引起作物倒伏,但其中的機制有待于破解。實驗室前期對缺氮處理的玉米幼苗組成的小RNA文庫進行測序,發(fā)現(xiàn)ZmmiR528能夠響應(yīng)氮脅迫。miR528是特定單子葉植物所特有的,雖有研究表明miR528在水稻中通過作用于L-抗壞血酸氧化酶參與病原菌免疫反應(yīng),但miR528在玉米中的靶基因與水稻明顯不同,暗示miR528在玉米中有不同功能。因此,本論文通過分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)手段,深入研究miR528在玉米中的功能。主要實驗結(jié)果如下:1、通過硫代酸解法和乙酰溴法對不同氮處理條件下玉米苗期木質(zhì)素組成和含量進行測定,我們發(fā)現(xiàn)在高氮條件下,地上部產(chǎn)生的p-香豆醇H、松柏醇G和芥子醇S單體減少,S/G比值降低,木質(zhì)素總含量降低;而在低氮條件下,產(chǎn)生的H、G和S單體增加,S/G比值升高,木質(zhì)素總含量增加。2、Stem-loop RT-qPCR結(jié)果顯示,在高氮條件下,ZmmiR528上調(diào)表達,而在低氮條件下,ZmmiR528下調(diào)表達,與木質(zhì)素對氮響應(yīng)恰好相反。3、對ZmmiR528的預(yù)測靶基因進行定量,在...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
英文縮略表
第一章 引言
    1.1 我國氮肥使用現(xiàn)狀
    1.2 倒伏的類型、原因及危害
        1.2.1 植株倒伏的類型
        1.2.2 影響倒伏的因素
        1.2.3 倒伏帶來的危害
    1.3 木質(zhì)素的生物合成
        1.3.1 木質(zhì)素合成的代謝途徑
        1.3.2 木質(zhì)素的合成受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控
        1.3.3 木質(zhì)素的合成受miRNA調(diào)控
    1.4 植物miRNA參與氮脅迫過程
        1.4.1 miRNA能夠改變根的生長發(fā)育
        1.4.2 miRNA參與氮素吸收
        1.4.3 miRNA參與次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)生和自由基清除過程
        1.4.4 玉米中參與氮脅迫的miRNA
    1.5 植物miR528研究進展
    1.6 立題依據(jù)和技術(shù)路線
        1.6.1 立題依據(jù)
        1.6.2 創(chuàng)新點和技術(shù)路線
第二章 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株及載體
        2.1.3 酶、試劑盒與生化試劑
        2.1.4 實驗所用引物及探針
    2.2 實驗方法
        2.2.1 植物培養(yǎng)
        2.2.2 總RNA的提取
        2.2.3 cDNA第一鏈的合成
        2.2.4 PCR擴增目的基因
        2.2.5 In-Fusion反應(yīng)構(gòu)建載體
        2.2.6 煙草瞬時表達
        2.2.7 5′-RACE
        2.2.8 Stem-loopRT-qPCR
        2.2.9 熒光定量PCR
        2.2.10 小RNA的提取
        2.2.11 小RNA探針的標(biāo)記及效率檢測
        2.2.12 小RNA的分離及雜交
        2.2.13 植物材料的固定包埋及石蠟切片的制備
        2.2.14 原位雜交
        2.2.15 木質(zhì)素染色
        2.2.16 木質(zhì)素含量測定
        2.2.17 纖維素含量測定
        2.2.18 半纖維素含量測定
        2.2.19 莖桿穿刺強度測定
        2.2.20 轉(zhuǎn)錄組測序
        2.2.21 His融合蛋白的原核誘導(dǎo)表達及純化
        2.2.22 凝膠阻滯遷移實驗
        2.2.23 酵母單雜交
第三章 結(jié)果與分析
    3.1 氮素影響玉米苗期木質(zhì)素組成和含量
    3.2 ZmmiR528受氮調(diào)控
    3.3 ZmLAC3和ZmLAC5是ZmmiR528的靶基因
    3.4 ZmmiR528和ZmLACs主要在維管組織中表達
        3.4.1 實時定量PCR檢測ZmmiR528和ZmLACs的空間表達部位
        3.4.2 原位雜交檢測ZmmiR528和ZmLAC5的組織表達部位
    3.5 高氮條件下ZmmiR528影響玉米倒伏性
        3.5.1 玉米ZmmiR528轉(zhuǎn)基因植株的構(gòu)建
        3.5.2 ZmmiR528影響玉米苗期體內(nèi)木質(zhì)素含量
        3.5.3 ZmmiR528影響玉米成熟期倒伏性
    3.6 過表達ZmLAC3能夠增加玉米體內(nèi)木質(zhì)素含量
        3.6.1 玉米ZmLAC3轉(zhuǎn)基因植株的構(gòu)建
        3.6.2 過表達ZmLAC3增加玉米木質(zhì)素含量
    3.7 ZmmiR528和氮水平影響ZmPALs基因表達
        3.7.1 ZmmiR528敲減植株轉(zhuǎn)錄組測序
        3.7.2 ZmPALs基因受ZmmiR528和氮調(diào)控
    3.8 ZmTGA4能夠調(diào)控ZmmiR528b參與氮脅迫過程
        3.8.1 ZmTGA4在酵母中的轉(zhuǎn)錄激活活性分析
        3.8.2 EMSA驗證ZmTGA4能夠結(jié)合ZmmiR528b啟動子
第四章 討論
    1、氮素影響玉米苗期木質(zhì)素組成和含量
    2、Zmmi R528 受氮供應(yīng)水平調(diào)控
    3、ZmLAC3 和 ZmLAC5 是 ZmmiR528 的靶基因
    4、ZmmiR528 通過 ZmLACs 影響 ZmPALs 的表達，參與調(diào)節(jié)氮循環(huán)及木質(zhì)素合成過程，進而影響高氮條件下玉米倒伏性
    5、木質(zhì)素生物合成過程中的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在單子葉和雙子葉植物中是保守的
    6、ZmmiR528 過表達玉米可用于生物能源的原材料
第五章 全文結(jié)論
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷



本文編號：3811806