【摘要】：SOC1是開花途徑的整合因子,對此已有諸多研究,它受四條途徑的調控,共同調控開花時間和開花模式。本實驗前期研究中,矮牽牛SOC1-like基因FBP21和FBP22,異源轉化煙草后可以使轉基因煙草提前開花,經(jīng)過高溫處理后,FBP21單轉煙草和FBP21*22雙轉煙草的花瓣轉變?yōu)槊黠@的綠色。通過花瓣中物質含量的測定,超微結構觀測及轉錄組測序等分析,證明FBP21和FBP22基因不僅能調節(jié)花期,還能影響葉綠體發(fā)育及葉綠素合成,進而改變花色。在此基礎上,本研究以煙草和矮牽牛為材料,進一步驗證目的基因對葉綠體形成的影響,同時對目的基因在植物光合作用及抗熱性方面展開研究。主要結果如下:一.SOC1類基因影響葉綠體形成的研究。1.利用western blot檢測光合相關蛋白積累量。在葉片中無明顯差異;在高溫條件下FBP21單轉煙草花瓣和FBP21*22雙轉煙草花瓣中都產(chǎn)生較多的蛋白積累,且FBP21*22雙轉煙草花瓣中蛋白的積累更為豐富。表明高溫促進轉基因煙草花瓣中光合蛋白積累,光合相關基因表達量上升,提高了光合效率。同時,對轉基因煙草葉片進行超微結構觀測。常溫條件下FBP21*22雙轉煙草葉片中的葉綠體數(shù)目相比野生型煙草顯著增多;形態(tài)上,常溫條件下FBP21*22雙轉煙草葉片的葉綠體結構顏色更深,基粒結構更為清晰、緊密,高溫處理后野生型煙草葉片葉綠體基質中的淀粉粒體積遠大于FBP21*22雙轉煙草。也對在常溫及高溫條件下的野生型煙草、FBP21*22雙轉煙草的葉片進行轉錄組分析,發(fā)現(xiàn)常溫條件下FBP21*22雙轉煙草在蛋白合成、轉運,光合作用等相關基因表達量方面較對照顯著增強。2.觀測對照GFP煙草和FBP21轉GFP煙草的葉綠體形態(tài)及數(shù)目變化。葉片中沒有發(fā)現(xiàn)明顯差異;而經(jīng)過高溫處理后,FBP21轉GFP煙草的綠色花瓣中出現(xiàn)了強烈的葉綠體熒光信號,產(chǎn)生了大量圓球狀的結構,推測為未發(fā)育完全的葉綠體。同時,利用活體成像系統(tǒng)觀察葉片熒光信號,發(fā)現(xiàn)高溫處理后FBP21轉GFP煙草葉片的熒光信號強度最為強烈。3.FBP21基因同源轉化矮牽牛獲得陽性植株,進行溫度處理。發(fā)現(xiàn)FBP21轉基因矮牽牛并沒有如煙草花瓣表型明顯,只有一株花瓣有部分變綠。二.SOC1類基因在煙草不同時期的耐熱性研究。高溫脅迫下,與野生型煙草相比,轉基因煙草幼苗和成苗會產(chǎn)生更多的可溶性蛋白和可溶性糖,也有較高的最大光化學效率。因此,過表達FBP21能夠增強轉基因煙草在不同時期的高溫抗性。綜上所述,FBP21基因過表達,促進了煙草花瓣和葉片中葉綠體形成及光合作用,也增強了轉基因煙草的耐熱性。同時,也需對FBP21轉基因矮牽牛進行更深入研究。
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S681.9
【圖文】：

2.1 FBP21 轉基因煙草對葉綠體形成研究2.1.1 轉基因煙草花色統(tǒng)計和光合作用分析我們的觀察結果發(fā)現(xiàn) FBP21 單轉煙草和 FBP21*22 雙轉煙草不僅出現(xiàn)早花表型其花色也發(fā)生改變，在溫度較高的環(huán)境中花色變化更為明顯。在 40oC 高溫環(huán)境下FBP21 單轉煙草和 FBP21*22 雙轉煙草的花瓣轉變?yōu)榫G色，由于植株生長狀態(tài)、處理時間的不同，導致不同植株花色變綠的程度也略有差異。在常溫環(huán)境中，野生型煙草與轉基因煙草花瓣均為紅色，顏色深淺隨環(huán)境變化略有差異。經(jīng)高溫處理花芽逐漸展開后，統(tǒng)計各株系花瓣顏色轉變情況。共統(tǒng)計三株野生型煙草 16 朵花，花色均出現(xiàn)不同程度變淡，花色接近白色；三株 FBP21 單轉煙草 18 朵花，幾乎所有花的花瓣只在邊緣尖部泛綠；三株 FBP21*22 雙轉煙草 2朵花，花色均出現(xiàn)明顯變化，其中 80%整個花瓣都呈現(xiàn)翠綠色，20%在綠色基調中有一圈紅暈。同時 FBP21*22 雙轉煙草花瓣與對照明顯不同，花瓣略微卷曲、褶皺。

矮牽牛 SOC1 類基因對葉綠體形成及耐熱性的影響測定高溫處理下的野生型煙草和 FBP21*22 雙轉煙草花瓣的最大光合效Fv/Fm）。如圖 2-3 發(fā)現(xiàn)高溫情況下三朵野生型煙草花瓣中均無 Fv/Fm 比值，在野生型煙草花瓣中沒有光合反應發(fā)生。而在兩朵 FBP21*22 雙轉煙草的綠色中都有較高的 Fv/Fm 比值，分別為 0.55 和 0.64，說明 FBP21*22 雙轉煙草經(jīng)高件處理后，在其綠色花瓣中產(chǎn)生了葉綠體結構，有發(fā)生光合反應。

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