我國南方稻區(qū)普遍存在重金屬鎘（Cd）污染的問題,因此,Cd污染稻田生產(chǎn)的稻米存在Cd超標的風險（＞0.2mg/kg）。長期食用Cd超標的大米對人體健康有潛在的危害。由于通過各種修復手段把Cd等重金屬從環(huán)境中移除,是一個長期而艱辛的工作,因此,培育籽粒Cd低積累水稻品種是解決大米Cd安全的有效手段之一。近幾年,在植物Cd吸收、轉(zhuǎn)運相關基因的研究取得了一定進展,然而,有關水稻吸收、轉(zhuǎn)運和積累Cd的分子和生理機制,尤其是水稻籽粒積累Cd的機制,還很不清楚。因此,進一步鑒定Cd積累相關基因,研究其生理功能,可以加深對水稻Cd運輸和積累遺傳機制的理解,也為通過遺傳調(diào)控,培育籽粒低鎘水稻種質(zhì)資源提供指導。水稻的根和莖節(jié)在離子吸收和籽粒Cd積累中起關鍵的作用。本研究通過對根和莖節(jié)的轉(zhuǎn)錄組和Cd候選基因的酵母突變體功能分析,篩選出與Cd耐性相關的基因OsCCX2和OsMDR6,進一步研究它們在水稻Cd積累中的作用及其生理功能。同時,對Cd積累相關基因與溫敏不育系水稻籽粒Cd積累的關聯(lián)性進行分析,獲得的主要結果如下:1.OsCCX2參與水稻Cd積累調(diào)控。首先,通過CRISPR/cas9基因編輯方法,構建... 

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 Cd對植物的毒害作用
        1.1.1 Cd對植物光合和呼吸作用的影響
        1.1.2 Cd對細胞超微結構的影響
        1.1.3 Cd對植物細胞膜的影響
        1.1.4 Cd對植物酶活性的影響
        1.1.5 Cd對植物DNA及細胞的分裂影響
    1.2 植物響應Cd脅迫的信號網(wǎng)絡
        1.2.1 鈣-鈣調(diào)素系統(tǒng)信號通路對Cd脅迫的響應
        1.2.2 激素對Cd脅迫的響應
        1.2.3 活性氧的信號傳導
        1.2.4 MAPK級聯(lián)網(wǎng)絡
    1.3 植物對Cd吸收和運輸?shù)难芯窟M展
        1.3.1 ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族
        1.3.2 CDF轉(zhuǎn)運蛋白家族
        1.3.3 HMA轉(zhuǎn)運蛋白家族
        1.3.4 CaCA轉(zhuǎn)運蛋白家族
        1.3.5 NRAMP轉(zhuǎn)運蛋白家族
        1.3.6 其他運輸?shù)鞍准易?br>    1.4 候選基因與性狀關聯(lián)分析
        1.4.1 核苷酸多態(tài)性
        1.4.2 連鎖不平衡
        1.4.3 基于候選基因關聯(lián)分析的策略和特點
    1.5 本研究的目的與意義
第二章 水稻Cd相關運輸基因OsCCX2、OsMDR6的篩選與初步鑒定
    2.1 材料與方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 儀器及試劑
        2.1.3 培養(yǎng)基及緩沖液配制
        2.1.4 Illumina測序
        2.1.5 水稻組織總RNA提取
        2.1.6 酵母感受態(tài)細胞的制備及轉(zhuǎn)化方法
        2.1.7 酵母體外功能互補實驗
        2.1.8 半定量RT-PCR和q-RT-PCR
    2.2 結果與分析
        2.2.1 水稻節(jié)中特異的高表達的運輸基因的篩選
        2.2.2 水稻節(jié)中候選基因的表達量驗證
        2.2.3 OsCCX2對酵母鎘耐受性的影響研究
        2.2.4 水稻根中高表達的運輸基因的篩選
        2.2.5 水稻根中高表達基因的表達量驗證
        2.2.6 OsMDR6對酵母Cd耐受性的影響
    2.3 討論
第三章 OsCCX2基因參與水稻Cd運輸和積累的研究
    3.1 材料與方法
        3.1.1 實驗材料
        3.1.2 儀器、試劑
        3.1.3 培養(yǎng)基及緩沖液配制
        3.1.4 實驗材料處理方法
        3.1.5 水稻基因組DNA的提取方法
        3.1.6 相關載體的基本構建方法
        3.1.7 轉(zhuǎn)基因水稻的遺傳轉(zhuǎn)化方法
        3.1.8 金屬離子檢測方法
        3.1.9 啟動子活性的GUS組織染色分析方法
        3.1.10 GUS轉(zhuǎn)基因植株石蠟切片方法
        3.1.11 利用擬南芥葉肉細胞原生質(zhì)體瞬時表達目的蛋白
        3.1.12 大腸桿菌TOP10感受態(tài)細胞的制備方法
        3.1.13 農(nóng)桿菌EHA105感受態(tài)細胞的制備及轉(zhuǎn)化方法
        3.1.14 木質(zhì)部、韌皮部汁液收集方法
        3.1.15 亞細胞組分的分離方法
        3.1.16 其他實驗方法
    3.2 結果與分析
        3.2.1 OsCCX2基因的表達模式分析
        3.2.2 OsCCX2基因敲除材料的獲得和鑒定
        3.2.3 OsCCX2基因突變對水稻籽粒Cd積累的影響
        3.2.4 OsCCX2基因突變對Cd的根-莖轉(zhuǎn)運率的影響
        3.2.5 OsCCX2基因突變對Cd在地上部分分配的影響
        3.2.6 OsCCX2基因突變對木質(zhì)部中Cd運輸?shù)挠绊?br>        3.2.7 OsCCX2基因突變對Cd亞細胞分布的影響
        3.2.8 OsCCX2基因的亞細胞定位研究
    3.3 討論
第四章 OsCCX2參與植物細胞內(nèi)鈣離子穩(wěn)態(tài)的初步研究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 擬南芥花藥染色觀察
        4.1.3 NMT技術檢測Ca離子流的方法
        4.1.4 OsCCX2過表達載體構建
        4.1.5 OsCCX2過表達轉(zhuǎn)基因植株的獲得方法
        4.1.6 其他實驗方法
    4.2 結果與分析
        4.2.1 OsCCX2對細胞靜息態(tài)Ca離子流的影響
        4.2.2 OsCCX2過表達對鹽脅迫下的Ca信號的影響
        4.2.3 OsCCX2表達量對植株中Ca/Na含量的影響
        4.2.4 OsCCX2基因突變對Ca在地上部分分配的影響
        4.2.5 OsCCX2基因突變對干旱和高Ca脅迫的影響
        4.2.6 OsCCX2過表達對植株生長發(fā)育的影響
        4.2.7 OsCCX2受鹽脅迫的誘導
    4.3 討論
第五章 水稻OsMDR6基因功能的初步研究
    5.1 材料與方法
        5.1.1 實驗材料
        5.1.2 實驗方法
    5.2 結果與分析
        5.2.1 Cd脅迫對OsMDR6基因表達的影響
        5.2.2 OsMDR6基因突變對水稻籽粒Cd積累的影響
        5.2.3 OsMDR6基因突變對Fe含量及敏感性的影響
        5.2.4 OsMDR6基因突變對缺Fe響應基因表達的影響
        5.2.5 OsMDR6基因突變對生長素反應的影響
        5.2.6 OsMDR6基因突變對生長素響應基因表達的影響
        5.2.7 OsMDR6基因突變對種子大小調(diào)控的影響
        5.2.8 OsMDR6的亞細胞定位研究
    5.3 討論
第六章 Cd積累相關基因與水稻溫敏核不育系籽粒Cd積累的關聯(lián)分析
    6.1 材料與方法
        6.1.1 實驗材料
        6.1.2 實驗方案設計
        6.1.3 PCR擴增及引物的可行性分析
        6.1.4 聚丙稀酰胺凝膠電泳
        6.1.5 擴增產(chǎn)物的帶型讀取
        6.1.6 水稻溫敏不育系群體結構及遺傳多樣性分析方法
        6.1.7 Cd積累相關基因序列檢測
        6.1.8 水稻溫敏不育系序列多態(tài)性分析
        6.1.9 水稻溫敏不育系籽粒低Cd相關基因關聯(lián)分析
        6.1.10 Cd積累基因等位變異位點的表型效應分析
        6.1.11 其他實驗方法
    6.2 結果與分析
        6.2.1 水稻溫敏核不育系材料籽粒鎘含量檢測分析
        6.2.2 水稻溫敏不育系群體結構分析
        6.2.3 水稻Cd積累相關基因序列多態(tài)性分析
        6.2.4 水稻Cd積累相關基因與不育系籽粒Cd積累性狀關聯(lián)分析
        6.2.5 Cd積累基因等位變異位點的表型效應分析
    6.3 討論
結語
縮略詞表
參考文獻
附錄
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]477份常規(guī)水稻品種的遺傳多樣性和群體結構分析[D]. 徐蘭蘭.江西農(nóng)業(yè)大學 2012



本文編號：3731693