種子大小是直接決定產(chǎn)量的關(guān)鍵要素。揭示種子大小調(diào)控的遺傳分子機(jī)制對于提高種子產(chǎn)量具有重要的理論和應(yīng)用價值。種子的大小主要由胚珠、胚和胚乳共同決定。盡管已經(jīng)鑒定到多個通過母體組織調(diào)控種子大小的關(guān)鍵因子,但相關(guān)的信號通路仍然需要進(jìn)一步深入研究。本研究鑒定到編碼擬南芥B3結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子的MEE45基因,發(fā)現(xiàn)該基因通過調(diào)節(jié)母體組織胚珠的發(fā)育最終調(diào)控種子的大小。主要研究結(jié)果如下:（1）MEE45通過母體組織調(diào)控種子的大小我們發(fā)現(xiàn)mee45突變體種子的千粒重及長寬均明顯小于野生型的種子,而MEE45過表達(dá)能夠回補(bǔ)突變體種子變小的表型,并且在野生型中過表達(dá)MEE45導(dǎo)致種子顯著變大。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn),與野生型相比,突變體種子的胚變小、胚的子葉細(xì)胞數(shù)目也明顯減少,說明MEE45基因的突變限制了胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞的增殖,最終導(dǎo)致種子變小。進(jìn)行了mee45突變體和野生型的正反交實(shí)驗(yàn)。以mee45作母本、野生型做父本進(jìn)行雜交,得到的雜合體種子表現(xiàn)出mee45純合突變體種子變小的表型。而將野生型作母本、mee45突變體做父本進(jìn)行雜交,得到的種子的表型則與野生型種子無明顯差異。表明MEE45基因是通過母體組織調(diào)控... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

擬南芥種子發(fā)育示意圖（Orozco-Arroyoetal.,2015）

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文3圖1-2胚珠和雌配子體發(fā)育階段示意圖（Bencivengaetal.,2011）（A）FG0：內(nèi)珠被和外珠被的起始；（B）FG1：珠心和珠心彎曲；外珠被不對稱生長；（C）FG3：內(nèi)珠被圍繞珠心生長；（D）FG4：外珠被開始同時覆蓋內(nèi)珠被和珠心；雌配子體發(fā)育完成；（E）FG5：內(nèi)層珠被包裹珠心；珠孔位于珠柄端附近。cc：中央細(xì)胞，ec：卵細(xì)胞，en：內(nèi)皮層細(xì)胞，fg：雌配子體，f：珠柄，ii：內(nèi)珠被，ou：外珠被，MMC：大孢子母細(xì)胞，nu：珠心，sy：助細(xì)胞；v：液泡。比例尺=20μm。Fig.1-2Ovuleandfemalegametophytedevelopment(A)FG0:Innerandouterintegumentsinitiated;megasporogenesisoccurs;(B)FG1:Funiculusandnucelluscurve;outerintegumentexhibitsasymmetricgrowth;(C)FG3:Integumentsgrowupwardaroundnucellus;(D)FG4:Outerintegumentbeginstocoverbothinnerintegumentandnucellus;megagametogenesiscomplete;(E)FG5:Integumentsenvelopnucellus;micropylepositionednearfuniculus.cc:centralcell,ec:eggcell,en:endothelium,fg:femalegametophyte,f:funiculus,ii:innerintegument,ou:outerintegument,MMC:megasporemothercell,nu:nucellus,sy:synergid,v:vacuole.Scalebars=20μm.1.1.2胚的發(fā)育據(jù)研究，擬南芥胚胎發(fā)育的過程大致被劃分為三個階段（圖1-3）。第一階段指從雙受精到原胚階段。受精產(chǎn)生的合子通常要經(jīng)過一段時間的靜止期（又叫休眠期），休眠期的合子并沒有真的處于靜止?fàn)顟B(tài)，其細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行著非常旺盛的代謝活動，導(dǎo)致細(xì)胞極性的建立和細(xì)胞器的增加。經(jīng)過幾小時后，合子開始伸長，珠孔端的大液泡將細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核擠到核點(diǎn)端（圖1-3A），最終使合子胚經(jīng)過不對稱地橫軸分裂形成兩個大小不一樣的子細(xì)胞（又叫兩細(xì)胞期胚?

擬南芥轉(zhuǎn)錄因子MEE45通過胚珠中生長素的合成調(diào)節(jié)種子的大小4叫表皮原），將形成后續(xù)的胚表皮細(xì)胞；內(nèi)層的8個細(xì)胞稱為原體，它們進(jìn)一步分裂形成原形成層和基本分生組織。十六細(xì)胞胚的原套細(xì)胞進(jìn)行垂周分裂，而原體細(xì)胞進(jìn)行縱向分裂最終形成三十二細(xì)胞胚（圖1-3G）。然后內(nèi)層的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行平周和垂周分裂，導(dǎo)致球形胚快速膨大；而表皮原細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行垂周分裂來適應(yīng)內(nèi)部細(xì)胞分裂造成的變大（圖1-3H）。在將來形成子葉的位置上，胚細(xì)胞分裂頻率增加，形成過渡期胚（圖1-3I）。第三階段為器官的生理成熟階段，即魚雷胚到成熟胚的器官生長和成熟階段。此階段隨著子葉原基的發(fā)育，胚從過渡期到心形胚期（圖1-3J）。之后，子葉原基細(xì)胞持續(xù)不斷的分裂和分化，導(dǎo)致子葉伸長，形成兩片完整子葉，胚本體逐漸呈魚雷形（圖1-3K）。然后細(xì)胞繼續(xù)分裂，導(dǎo)致胚本體持續(xù)生長并發(fā)生彎曲，形成彎子葉胚（圖1-3L）。彎子葉胚與胚囊內(nèi)的有限空間相適應(yīng)，最終形成成熟胚（圖1-3M）。在頂細(xì)胞逐漸發(fā)育為胚本體的同時，基細(xì)胞經(jīng)過多次橫向分裂后產(chǎn)生9~11個細(xì)胞組成的胚柄，將胚本體與母體組織在珠孔端連接在一起。胚柄在心形胚后期開始進(jìn)入程序性死亡而最終退化消失（張憲省，植物學(xué)2014版）。圖1-3雙子葉植物擬南芥的胚胎發(fā)育過程（張憲省，植物學(xué)2014版）（A）極性化的合子；（B）二細(xì)胞胚；（C）二分體胚；（D）四分體胚；（E）八分體胚；（F）十六細(xì)胞胚；（G）早期球形胚；（H）晚期球形胚；（I）過渡期胚；（J）心形胚；（K）魚雷胚；（L）彎子葉胚；（M）成熟胚。AC：頂細(xì)胞；BC：基細(xì)胞；Hy：胚根原細(xì)胞；Su：胚柄。Fig.1-3EmbryonicdevelopmentofdicotyledonousplantArabidopsisthaliana(A)Apolarizedzygote;(B)2-cellembryo;(C)Dyadembryo;(D)Tetradembryo;(E


本文編號：3500503