【摘要】：自然界中,光合作用是萬(wàn)物生長(zhǎng)的能量來(lái)源,它能利用太陽(yáng)能將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物,為生物體代謝所使用。本實(shí)驗(yàn)室前期獲得了一個(gè)水稻高光效nrpc1(negative regulator of photosynthesis and chloroplast development 1)的突變體,該突變體的葉、穗都呈現(xiàn)出深綠表型,光合效率增強(qiáng),對(duì)該基因的機(jī)制已經(jīng)有一定的研究基礎(chǔ)。利用同源比對(duì),從擬南芥中擴(kuò)增得到了NRPC1基因的同源基因AtNRPC1,然后購(gòu)買了相應(yīng)的突變體與過表達(dá)轉(zhuǎn)基因株系。將獲得的突變體及過表達(dá)植株進(jìn)行鑒定從而獲得純合的突變體和高表達(dá)的過表達(dá)株系,然后將其作為本實(shí)驗(yàn)的研究材料。本實(shí)驗(yàn)中主要利用葉綠素含量測(cè)定、光合速率測(cè)定、原生質(zhì)體觀察、葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)觀察、酵母雙雜互作分析、雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)分析、RNA-seq分析、Western-Blot等實(shí)驗(yàn)技術(shù),對(duì)AtNRPC1基因的功能進(jìn)行探究。結(jié)果如下:(1)atnrpc1突變體、野生型Col-0、過表達(dá)植株AtNRPC1-OE蓮座葉中,atnrpc1的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均顯著升高,均提高約40%;AtNRPC1-OE過表達(dá)株系的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均顯著降低;在角果中存在相同現(xiàn)象,atnrpc1的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均顯著升高;AtNRPC1-OE過表達(dá)株系的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量較Col-0均顯著降低。(2)光系統(tǒng)Ⅱ的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、凈光合速率(Pn)的測(cè)定,atnrpc1的Fv/Fm、Pn均較Col-0提高了分別為2.7%、21%;AtNRPC1-OE過表達(dá)株系的的Fv/Fm、Pn均較Col-0降低了分別為3.4%、30%。(3)提取生長(zhǎng)三周的atnrpc1、Col-0、AtNRPC1-OE植株葉片原生質(zhì)體進(jìn)行觀察,atnrpc1的葉綠體較Col-0大,而AtNRPC1-OE的葉綠體較Col-0小;同時(shí)取三個(gè)植株的蓮座葉進(jìn)行電鏡切片觀察葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu),突變體atnrpc1中葉綠體分布較密集,葉綠體形態(tài)較大且類囊體垛疊成基粒,葉綠體結(jié)構(gòu)較發(fā)達(dá);過表達(dá)AtNRPC1-OE中葉綠體個(gè)體最小且內(nèi)囊體堆集較薄,基粒片層化。(4)對(duì)生物量鮮重、生物量干重、角果數(shù)量、千粒重進(jìn)行測(cè)定,atnrpc1中以上指標(biāo)均較Col-0顯著增加,達(dá)到36%、47%、16%、11%;AtNRPC1-OE中以上指標(biāo)均較Col-0顯著降低。(5)對(duì)atnrpc1、Col-0、AtNRPC1-OE植株進(jìn)行抽薹天數(shù)統(tǒng)計(jì),atnrpc1的抽薹時(shí)間增加,較Col-0延遲兩天,AtNRPC1-OE的抽薹時(shí)間減少,較Col-0提前三天。(6)對(duì)AtNRPC1基因的組織特異性表達(dá)進(jìn)行分析,其主要在蓮座葉、莖生葉以及角果中表達(dá),在其它組織中表達(dá)量較低甚至不表達(dá);同時(shí)該基因的表達(dá)還受到光周期的影響,且在光照6h時(shí)達(dá)到峰值。(7)AtNRPC1基因亞細(xì)胞定位主要在細(xì)胞核以及細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。(8)水稻中已經(jīng)通過酵母文庫(kù)篩出NRPC1的互作蛋白GLKs,為了分析AtNRPC1與AtGLKs是否存在互作關(guān)系,構(gòu)建酵母雙雜載體。AtNRPC1與AtGLKs存在互作關(guān)系,但是AtNRPC1與AtGLK2的互作較弱。(9)在擬南芥原生質(zhì)體中利用雙熒光素酶系統(tǒng)檢測(cè)AtGLK1、AtGLK2、AtNRPC1轉(zhuǎn)錄因子對(duì)光合相關(guān)基因啟動(dòng)子的調(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)AtNRPC1能夠抑制AtGLK1對(duì)光合相關(guān)基因啟動(dòng)子Lhcb2、Chl27的轉(zhuǎn)錄活性。(10)利用RNA-seq技術(shù)對(duì)AtNRPC1下游基因進(jìn)行分析,擬對(duì)atnrpc1、Col-0、AtNRPC1-OE的共有差異基因進(jìn)行篩選,篩出上調(diào)或下調(diào)基因共115個(gè),通過GO分析及KEGG分析篩出開花相關(guān)基因(例如AG、FLC、SPL15等)及葉綠素代謝相關(guān)基因。(11)對(duì)部分光合及葉綠素合成相關(guān)基因表達(dá)量進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)合Western-Blot結(jié)果,得到Lhca1、Lhcb2、PsaD、POR等在atnrpc1中的表達(dá)量較野生型顯著性增加,蛋白水平結(jié)果一致;在AtNRPC1-OE中以上基因表達(dá)量均較野生型顯著性下降,蛋白水平結(jié)果一致。(12)對(duì)上述RNA-seq篩選到的開花基因進(jìn)行驗(yàn)證,得到AG、FLC、AGL42、SPL15、SEP1、TCP1共6個(gè)開花相關(guān)基因符合實(shí)驗(yàn)中過表達(dá)植株開花提前的現(xiàn)象。(13)構(gòu)建AtGLKs-OE/Col-0、AtGLKs-OE/AtNRPC1-OE轉(zhuǎn)基因植株,AtGLK1-OE/Col-0以及AtGLK1-OE/AtNRPC1-OE的開花時(shí)間與對(duì)照相比均延長(zhǎng)。綜上所述,AtNRPC1基因突變,導(dǎo)致下游光合相關(guān)基因的表達(dá)量及蛋白積累量發(fā)生顯著變化,同時(shí)葉綠體發(fā)育也受到影響。同時(shí)AtNRPC1基因?qū)ǖ陌l(fā)育過程也存在影響。這些結(jié)果對(duì)研究AtNRPC1基因的分子機(jī)理及植物的高光效奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1：葉綠素 a 合成機(jī)理圖[21]Fig1.1: Chlorophyll a synthesis mechanism diagram2.1.2 葉綠素循環(huán)在葉綠素 b 的形成上，主要進(jìn)行的是原脫植基葉綠素 a 向原脫植基葉綠素 b轉(zhuǎn)變，也有一部分葉綠素 b，是葉綠素 a 在葉綠素 a 加氧酶（CAO）的催化下接發(fā)生轉(zhuǎn)變的。葉綠素 b 也能在葉綠素 b 還原酶（CBR）、羥基葉綠素 a 還原（HAR）催化下再次轉(zhuǎn)變?yōu)槿~綠素 a。此后的研究發(fā)現(xiàn)葉綠素 b 還原酶是兩種同的短鏈，分別稱為 NON-YELLOW COLORING1（NYC1）和 NYC1-LIKENOL），這兩種蛋白以異聚肽的形式形成復(fù)合物，催化葉綠素 b 還原。這種原植基葉綠素 a 與原脫植基葉綠素 b，或葉綠素 a 與葉綠素 b 的互相轉(zhuǎn)變，稱為綠素循環(huán)[27,28],如圖 1.2 所示:

圖 1.2 葉綠素的循環(huán)[28]Fig1.2 Chlorophyll cycle1.2.1.3 葉綠素的降解葉綠素降解機(jī)理因其所處環(huán)境的不同而異，長(zhǎng)時(shí)間受光輻射、黑暗誘導(dǎo)、組織衰敗、果實(shí)成熟、逆境脅迫等均會(huì)引起葉綠素降解。在葉片衰老過程中葉綠素不斷分解, 導(dǎo)致葉綠素和類胡蘿卜素的比例發(fā)生變化而使葉片呈現(xiàn)出黃色,。葉綠素的降解可以大致分為兩個(gè)部分：（1）有色組件轉(zhuǎn)化成初級(jí)熒光葉綠素代謝物（pFCC）；（2）pFCC 經(jīng)非酶促異構(gòu)化修飾，轉(zhuǎn)化為非熒光葉綠素分解代謝物（NCC），被運(yùn)至液泡進(jìn)一步降解為單吡咯[31,32]。葉綠素 a 在脫鎂螯合酶作用下釋放中心 Mg 原子，，生成脫鎂葉綠素 a。脫鎂葉綠素 a 在脫鎂葉綠素酶（PPH）的催化下脫去植醇，生成脫鎂葉綠酸 a。體外
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q943.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 尚娟芳,王遠(yuǎn)亮,唐麗靈,牛旭鋒;應(yīng)力導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá)變化[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

2 陳盛亭;溫旺榮;朱永華;李菊香;;HUT78淋巴細(xì)胞感染HIV-1病毒后基因表達(dá)變化的研究[J];中華微生物學(xué)和免疫學(xué)雜志;2006年10期

3 李國(guó)棟;馬宏;童坦君;張宗玉;;人胚肺成纖維細(xì)胞復(fù)制性衰老的基因表達(dá)變化[J];中國(guó)老年學(xué)雜志;2012年15期

4 劉成龍,靳安民,周初松,閔少雄,姚偉濤;脊髓損傷后誘導(dǎo)型一氧化氮合酶基因表達(dá)變化的實(shí)驗(yàn)研究[J];第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年05期

5 楊鈺;孫振;薛松磊;胡序明;崔恒宓;;DNA甲基轉(zhuǎn)移酶N6AMT1基因敲降和過表達(dá)及其功能初探[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2019年05期

6 莫建文;黃河;張春強(qiáng);王兵;何飛;殷亮;徐軍;陳昊;趙學(xué)凌;李世和;;創(chuàng)傷性深靜脈血栓形成中補(bǔ)體相關(guān)基因表達(dá)變化的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)急救醫(yī)學(xué);2008年03期

7 周崗;謝曉華;付小兵;楊靖;孫同柱;;汗腺細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)過程中基因表達(dá)變化及意義[J];中華實(shí)驗(yàn)外科雜志;2007年10期

8 趙冰;孫趙麟;楊亮;梁海華;沈立新;段康民;;一種利用基因表達(dá)變化檢測(cè)、鑒別抗生素的新方法[J];生物工程學(xué)報(bào);2010年01期

9 梁燕;嚴(yán)建萍;譚湘陵;;低溫脅迫下水稻幼根乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶基因表達(dá)變化[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年03期

10 景德強(qiáng),陳爾瑜;梭曼誘發(fā)驚厥后腦內(nèi)信號(hào)物質(zhì)及細(xì)胞程序死亡相關(guān)基因表達(dá)變化的定位研究[J];第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào);1997年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李勇;趙如冰;陳星;;同型半胱氨酸誘發(fā)體外培養(yǎng)大鼠胚胎基因表達(dá)變化的基因芯片研究[A];中國(guó)毒理學(xué)會(huì)第三屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文（摘要）集[C];2001年

2 張家平;黃躍生;楊宗城;;燒傷早期心肌組織幾種炎癥相關(guān)基因表達(dá)變化的實(shí)驗(yàn)研究[A];全國(guó)燒傷創(chuàng)面處理、感染專題研討會(huì)論文匯編[C];2004年

3 張繼紅;梁力建;黃潔夫;;Fas基因表達(dá)變化在Genistein抑制肝癌增長(zhǎng)中的作用[A];第十二屆全國(guó)肝癌學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2009年

4 劉亞華;閆蓓;李積勝;白銀;;急性染鉛大鼠海馬神經(jīng)元型一氧化氮合酶基因表達(dá)變化[A];解剖學(xué)雜志——中國(guó)解剖學(xué)會(huì)2002年年會(huì)文摘匯編[C];2002年

5 郭淑杰;沈偉利;魏堅(jiān);高平進(jìn);朱鼎良;;轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞分化過程中基因表達(dá)變化研究[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)心血管病學(xué)分會(huì)第八次全國(guó)心血管病學(xué)術(shù)會(huì)議匯編[C];2006年

6 顏慧;王志桐;宮澤輝;;甲基苯丙胺對(duì)斑馬魚行為模式及相關(guān)基因表達(dá)變化的影響[A];第十五屆中國(guó)神經(jīng)精神藥理學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要[C];2012年

7 趙慶華;田紀(jì)偉;賈連順;;大鼠脊髓缺血再灌注損傷后MMP-9的基因表達(dá)變化[A];第二屆華東地區(qū)骨科學(xué)術(shù)大會(huì)暨山東省第九次骨科學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2007年

8 李華杰;;局灶腦缺血再灌注后成年大鼠大腦髓鞘相關(guān)蛋白基因表達(dá)變化[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第十三次全國(guó)神經(jīng)病學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2010年

9 陳大慶;朱烈烈;李永領(lǐng);林露陽(yáng);張榮;;顱腦損傷后腦組織rstn基因表達(dá)變化[A];2009年浙江省急診醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2009年

10 朱瑩瑩;倪道鳳;許彩民;;AD模型大鼠嗅球組織基因表達(dá)變化的篩選及目的基因的驗(yàn)證[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第十次全國(guó)耳鼻咽喉-頭頸外科學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編（下）[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 本報(bào)記者 張夢(mèng)然;我們真的了解衰老與繁殖嗎？[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 關(guān)錦婷;基于多基因表達(dá)模式分析的相關(guān)基因集識(shí)別[D];廈門大學(xué);2017年

2 周麗;早實(shí)核桃雌花芽分化關(guān)鍵microRNA及其靶基因的識(shí)別、鑒定與表達(dá)分析[D];石河子大學(xué);2019年

3 黃玲;Iars基因在大血管壁重構(gòu)中的作用及相關(guān)機(jī)制研究[D];武漢大學(xué);2017年

4 紀(jì)瓊;基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序篩選HIE差異表達(dá)基因及其作用機(jī)制研究[D];吉林大學(xué);2018年

5 高金欣;clvelB和clt-1基因調(diào)控玉米彎孢葉斑病菌毒素合成的分子基礎(chǔ)研究[D];上海交通大學(xué);2017年

6 劉立;EZH2、HOX、MYCN基因在MDS發(fā)病機(jī)制中的作用探討[D];上海交通大學(xué);2016年

7 沈文;利用生物信息學(xué)技術(shù)分析同型半胱氨酸-甲硫氨酸循環(huán)代謝基因在生理和病理情況下的表達(dá)及其可能的調(diào)控機(jī)制[D];南昌大學(xué);2019年

8 平艷艷;基于多組學(xué)數(shù)據(jù)挖掘膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的功能模塊[D];哈爾濱醫(yī)科大學(xué);2014年

9 董一;年齡相關(guān)性黃斑變性轉(zhuǎn)錄組表達(dá)特征及臨床治療研究[D];鄭州大學(xué);2017年

10 高羿;水稻開花與胚乳發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)特征研究[D];武漢大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊鈺;DNA甲基轉(zhuǎn)移酶N6AMT1基因敲降和過表達(dá)及其功能初探[D];揚(yáng)州大學(xué);2019年

2 金寶花;擬南芥高光效基因AtNRPC1的生物學(xué)功能研究[D];浙江師范大學(xué);2019年

3 雷豆;番茄SlTCP26基因的克隆與功能分析[D];西華師范大學(xué);2019年

4 楊安瀾;Dip2b基因在肺發(fā)育中的作用研究[D];東北師范大學(xué);2019年

5 譚俊峰;玉米NAC轉(zhuǎn)錄因子及其潛在靶基因糖基轉(zhuǎn)移酶47的家族進(jìn)化分析與功能初探[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

6 張臻;白來(lái)航蛋雞首次產(chǎn)蛋前后腸道與肝臟轉(zhuǎn)錄組的研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

7 王俊杰;馬爾尼菲藍(lán)狀菌Tcr1、IDO1和IDO2基因功能的初步研究[D];廣西醫(yī)科大學(xué);2018年

8 賀哲;獼猴桃受葡萄座腔菌侵染后木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移/水解酶（XTH）基因的克隆及功能分析[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

9 李超燕;橡膠樹HbPEPRK1基因的克隆與表達(dá)調(diào)控分析[D];海南大學(xué);2016年

10 郭建勇;家蠶質(zhì)型多角體病毒BmCPV-miR-1的鑒定和功能研究[D];江蘇科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2669627