天女木蘭（Magnolia sieboldii K.Koch）種子具有深度生理休眠特性,給播種育苗造成了一定困擾。基于實(shí)驗室前期研究結(jié)果外源赤霉素處理可有效解除天女木蘭種子的休眠,本研究以Illumina高通量測序獲得的天女木蘭種子轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)為參考,從赤霉素信號途徑起始受體基因（GIBBERELLIN INSENSITIVE DWARF1,GID1）入手,通過基因克隆,獲得MsGID1同源基因。在此基礎(chǔ)上,通過實(shí)時熒光定量,探究不同溫度（4℃和22℃）對MsGID1同源基因在種子吸脹過程中表達(dá)模式的影響;探究外源赤霉素（GA₃）和多效唑（PAC）浸種低溫層積（4℃）過程中MsGID1同源基因的表達(dá)模式。利用雙酶切方法構(gòu)建重組過表達(dá)載體;并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的花序浸染法實(shí)現(xiàn)MsGID1同源基因在擬南芥中的遺傳轉(zhuǎn)化。為后續(xù)基因功能驗證奠定基礎(chǔ),也為赤霉素解除種子休眠提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:1.差異基因篩選表明GID1為候選基因,通過克隆獲得2個天女木蘭赤霉素受體基因MsGID1b和MsGID1c,序列全長分別為996 bp、1 032 bp。二者分別編碼331和343... 

【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1雙子葉植物種子的萌發(fā)過程及變化（徐恒恒等，2014）

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文7研究報道，BR是通過與ABA和GA互作來調(diào)控種子萌發(fā)（SteberandMcCourt,2001）。BR拮抗ABA對種子萌發(fā)產(chǎn)生影響是通過調(diào)節(jié)MFT（MOTHEROFFTANDTFL1）介導(dǎo)通路，直接抑制ABI5（ABSCISICACIDINSENSITIVE5），產(chǎn)生ABA信號通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)（XiandYu,2010）。此外，BIN2（BRASSINOSTEROIDINSENSITIVE2）是BR信號通路的中心負(fù)調(diào)控因子，也直接磷酸化并穩(wěn)定ABI5來緩解ABA對種子萌發(fā)的抑制（HuandYu.,2014）。BR與GA互作機(jī)制非常復(fù)雜，但BR能緩解擬南芥突變體ga1-3和sly1種子萌發(fā)的缺陷，表明BR和GA對種子萌發(fā)是協(xié)同調(diào)控（SteberandMcCourt,2001;Lietal.,2018）。同樣，施加GA溶液可完全恢復(fù)由BR缺失引起的水稻種子發(fā)芽率偏低的現(xiàn)象（Lietal.,2020）。（3）細(xì)胞分裂素（CTK）和生長素（auxin）在種子萌發(fā)中的作用CTK作為植物激素參與種子萌發(fā)等一系列生理活動，活躍于萌發(fā)的各階段（Chiwochaetal.,2005）。其通過促進(jìn)ABA降解（王三根，1999）和減輕脅迫（鹽、干旱、重金屬和氧化脅迫等）反應(yīng)來促進(jìn)種子萌發(fā)（Aticietal.,2005;Nikolicetal.,2006;PelegandBlumwald,2011）。植物生長素在維持種子休眠中存在潛在作用，與ABA在種子萌發(fā)過程中作用相似（Liuetal.,2013）。在擬南芥種子中，施用生長素可增強(qiáng)ABA抑制作用（Bradyetal.,2003;Liuetal.,2007）。但后來發(fā)現(xiàn)低濃度的生長素也可促進(jìn)種子萌發(fā)如蒺藜苜蓿（Medicagotruncatula）和羊草（Leymuschinensis）（劉建利，2010；馬紅媛等，2008）。圖2脫落酸(ABA)和赤霉素(GA)對休眠和萌發(fā)的調(diào)控模型（Finch-Savageetal.,2006）Fig2Modelfortheregulationofdormancyandgerminationbyabscisicacid(ABA)andgibberellins(GA)(Finch-Savageetal.,2006)

第一章前言10圖3赤霉素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑圖譜（Davièreetal.,2016）Fig3PictureofGASignallingPathay（Davièreetal.,2016）1.3本研究目的與意義天女木蘭（MagnoliasieboldiiK.Koch）以播種繁殖為主，但因種子具有深度生理休眠特性，導(dǎo)致萌發(fā)困難繁殖難度大。前期，課題組開展了關(guān)于天女木蘭種子的相關(guān)研究，如種子休眠原因（李澎等，2006）、萌發(fā)過程中的物質(zhì)代謝（陸秀君等，2009）及內(nèi)源激素變化（陸秀君等，2014）、差異蛋白質(zhì)組學(xué)（Luetal.,2015;Zhangetal.,2014）和種胚形態(tài)解刨觀察（梅梅，2015）等研究。此外，課題組還探究了快速打破天女木蘭種子休眠的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GA3浸種后經(jīng)變溫層積或低溫層積可以誘導(dǎo)種子內(nèi)可溶性糖含量升高，促進(jìn)種胚生長發(fā)育，提前完成后熟，提高種子發(fā)芽率（陸秀君等,2009）。而且，不同濃度GA3浸種對種子內(nèi)源激素GA3、ABA等含量存在影響，進(jìn)而導(dǎo)致催芽效果不同（陸秀君等，2014）。雖然已知道施加外源GA3可有效解除天女木蘭種子休眠，但GA3調(diào)控天女木蘭種子萌發(fā)的分子機(jī)理尚不清楚。本研究以赤霉素信號通路為切入點(diǎn)，首次克隆天女木蘭赤霉素受體基因(MsGID1b和MsGID1c)，對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析；探究不同溫度（4℃和22℃）浸種對吸脹期二者表達(dá)模式的影響；探究低溫層積（4℃）過程中，外源赤霉素（GA3）和多效唑（PAC）溶液浸種處理后種子內(nèi)二者的表達(dá)特性；通過構(gòu)建過表達(dá)載體，并遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥，為該基因功能驗證奠定基礎(chǔ)，為揭示赤霉素信號通路在天女木蘭種子休眠解除過程中的作用機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2980151