發(fā)布時間：2023-01-30 10:06

　　鋁毒害是植物生長在酸性土壤中面臨的主要限制因子,游離的鋁離子對植物根系生長有顯著的抑制作用,從而限制了植物對土壤中水分和養(yǎng)分的吸收,最終導(dǎo)致整個植株的生長受到影響。水稻在長期適應(yīng)酸性土壤的過程中進(jìn)化出了多種抗鋁毒機(jī)制,因此,以水稻為模式作物研究抗鋁毒機(jī)制對于理解水稻的抗性機(jī)理和改良其他作物的酸性土壤適應(yīng)性都有積極的作用。在本研究中,我們利用遺傳篩選的手段對秈稻Kasalath誘變庫進(jìn)行了大規(guī)模的篩選,獲得了多個表型穩(wěn)定的突變體。我們對其中1個鋁抗性突變體rall（resistant to aluminum1）和1個鋁敏感水稻突變體sal3（sensitive to aluminum₃）進(jìn)行了深入研究。利用分離群體分組分析和高通量測序技術(shù),我們克隆了 ral1和sal3的突變基因,通過對這兩個突變體的表型分析和基因功能解析,我們發(fā)現(xiàn)了兩種不同的水稻抗鋁毒新機(jī)制,因此本研究的具體結(jié)果如下:（1）構(gòu)建了秈稻Kasalath的EMS誘變庫,并摸索出一種高效的秈稻鋁突變體初篩方法,對誘變庫進(jìn)行了大量篩選,經(jīng)過M3代和M4代的表型確認(rèn),最終獲得了1個鋁抗性突變體ral1和3個... 

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮寫詞英漢對照
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1 引言
    2 鋁對植物的毒害機(jī)理
        2.1 土壤中鋁的形態(tài)
        2.2 鋁對植物的毒害作用機(jī)制
            2.2.1 植物鋁毒害的癥狀
            2.2.2 植物鋁毒害作用位點
    3 植物的抗鋁毒機(jī)制
        3.1 植物對鋁的外排機(jī)制
        3.2 植物對鋁的耐受和解毒機(jī)制
            3.2.1 細(xì)胞壁對鋁的固定
            3.2.2 細(xì)胞對鋁的內(nèi)部區(qū)室化
    4 本研究的目的意義及主要內(nèi)容
第二章 水稻突變體庫的篩選
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 實驗材料
        2.2 實驗方法
            2.2.1 EMS誘變條件摸索
            2.2.2 EMS誘變Kasalath群體
            2.2.3 鋁處理對根膨大突起的影響
            2.2.4 鋁處理或鋁加AVG共同處理對根長的影響
            2.2.5 根尖鋁含量的測定
            2.2.6 誘變庫的篩選
    3 結(jié)果與分析
        3.1 Kasalath的EMS誘變庫建立
        3.2 誘變庫篩選條件的摸索
        3.3 誘變庫的篩選結(jié)果
        3.4 sal4的表型初步分析
    4 討論
    5 本章小結(jié)
第三章 ral1的表型鑒定與遺傳分析
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 實驗材料
        2.2 實驗方法
            2.2.1 不同金屬處理或酸性土壤處理
            2.2.2 Evans Blue染色和ER染色
            2.2.3 ral1的切片觀察
            2.2.4 ral1抗鋁毒基因表達(dá)
            2.2.5 根尖鋁含量的測定
            2.2.6 突變基因的遺傳分析
            2.2.7 根生長動態(tài)曲線
            2.2.8 RNA-seq測定樣品準(zhǔn)備
    3 結(jié)果與分析
        3.1 ral1抗鋁毒能力顯著高于野生型
        3.2 ral1的根部切片和動態(tài)生長曲線
        3.3 ral1中抗鋁毒基因表達(dá)
        3.4 ral1的根尖鋁積累模式
        3.5 ral1的遺傳分析
        3.6 ral1的轉(zhuǎn)錄組分析
    4 討論
    5 本章小結(jié)
第四章 ral1的基因克隆與功能解析
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 實驗材料
        2.2 實驗方法
            2.2.1 突變基因克隆
            2.2.2 BAL1回補(bǔ)載體的構(gòu)建與農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化
            2.2.3 突變基因的系統(tǒng)發(fā)生樹
            2.2.4 亞細(xì)胞定位和GUS染色
            2.2.5 木質(zhì)素含量測定
            2.2.6 間苯三酚染色
            2.2.7 CRISPR/cas9敲除
            2.2.8 果膠含量測定
            2.2.9 HPLC測定酚酸含量
            2.2.10 鋁吸收和去吸收動力學(xué)
            2.2.11 阿魏酸和對香豆酸對根長的影響
            2.2.12 GC-MS測定單糖含量
    3 結(jié)果與分析
        3.1 RAL1的克隆
        3.2 RAL1的氨基酸改變和系統(tǒng)發(fā)生樹
        3.3 RAL1的組織表達(dá)和亞細(xì)胞定位
        3.4 ral1短根和鋁抗性增強(qiáng)與木質(zhì)素含量無關(guān)
        3.5 酚酸對半纖維素的修飾減少了細(xì)胞壁鋁結(jié)合
    4 討論
    5 本章小結(jié)
第五章 sal3的表型分析和基因克隆
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 實驗材料
        2.2 實驗方法
            2.2.1 不同pH處理、酸性土壤處理
            2.2.2 根尖鋁含量含量測定
            2.2.3 抗鋁毒基因表達(dá)
            2.2.4 突變基因的圖位克隆
            2.2.5 亞細(xì)胞定位
            2.2.6 EdU染色
            2.2.7 酵母自激活驗證
    3 結(jié)果與分析
        3.1 sal3對鋁的敏感性
        3.2 sal3突變基因的定位
        3.3 sal3中抗鋁毒相關(guān)基因的表達(dá)
        3.4 SAL3的亞細(xì)胞定位
        3.5 SAL3具有轉(zhuǎn)錄激活活性
    4 討論
    5 本章小結(jié)
全文總結(jié)
    1 主要結(jié)論
        1.1 從Kasalath的EMS誘變庫中的篩選獲得突變體
        1.2 克隆ral1的突變基因RAL1
        1.3 RAL1的底物對香豆酸和阿魏酸對半纖維素的修飾阻礙了鋁與半纖維素的結(jié)合
        1.4 克隆sal3的突變基因SAL3
    2 本文創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
附錄
    一、Kimura營養(yǎng)液配方
    二、大腸桿菌感受態(tài)的轉(zhuǎn)化
    三、農(nóng)桿菌感受態(tài)細(xì)胞制備與轉(zhuǎn)化
    四、抗生素和LB配置
    五、高滲法提取水稻DNA
    六、酵母點板及X-α-gal顯色實驗
在讀期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3732958