拟南芥中两个SDD1新等位基因的筛选、鉴定及生理特征初步分析

摘要

气孔是高等植物器官表面特化的细胞结构，它通过调节两个保卫细胞间的气孔孔径来调控叶片与大气间的气体和水分交换。气孔分布是非随机的，它的密度受到内部因素和环境刺激的双重影响。 SDD1是气孔发育过程中的关键调控基因，编码一个类枯草杆菌蛋白酶的丝氨酸蛋白酶。本实验从EMS诱变的拟南芥中筛选到了两株类似sddl-1的气孔发育突变体：e281和g204。其气孔密度和指数增加约1.5倍，气孔成簇；然而内部叶片结构没有发生变化。遗传分析和基因测序证实它们是两个不同的SDD1新等位基因，其突变分别导致底物结合位点N区域和催化三联体之一S区域的氨基酸变化，即分别为S突变为T和S突变为F；形态和生理研究(如离体叶片的水分散失、气孔对于外源ABA的反应和幼根的发育等)表明SDD1基因不同位点发生突变导致不同的生物学效应，而且SDD1等位基因间存在拮抗作用，可能属于基因转应作用中的负效应。 本实验中还鉴定了一个气孔及表皮细胞突变体G39。其顶端优势缺失，植株矮化；叶片表皮扁平细胞Lobe减少而且长度变短；气孔密度及指数均比Col降低。G39小孢子发育受到抑制，形成半月形、船形及其它不规则形状；正常花粉粒数目明显低于Col；药室发育出现异常现象，如药室的退化和明显变形等。G39茎细胞纵向高度比Col低1/3左右；而细胞分裂没有变化。

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论文说明：缩略词表

声明

第一部分 前言

1、拟南芥的气孔发育

1.1拟南芥的气孔发育图式

1.2拟南芥气孔发育的分子调控机制

1.3环境因子对气孔发育的影响

2、拟南芥茎的形态建成及矮化机理

3、拟南芥花粉的发育过程及不育机理

第二部分 材料与方法

1、SDD1等位基因突变体的筛选与鉴定

2、气孔及表皮细胞突变体G39的观察与分析

第三部分 结果与分析

1、拟南芥SDD1等位基因突变体的鉴定与分析

1.1 e281和g204的形态结构

1.2 e281和g204的气孔密度和指数

1.3 遗传分析

1.4 e281和g204突变位点的确定与分析

1.5 e281和g204叶毛的发育

1.6 e281和g204离体叶片的水分散失

1.7 e281和g204气孔对于外源ABA的反应

1.8 e281和g204幼根的发育

2、拟南芥气孔及表皮细胞突变体G39石蜡切片的观察与分析

2.1突变体G39的形态特征

2.2突变体G39花药的发育

2.3突变体G39茎的发育

第四部分 讨论

1、两个SDD1新等位基因突变引起不同的生物学效应

2、气孔及表皮细胞突变体G39的花粉育性降低和植株矮化

小结

参考文献

致谢