F-box like蛋白SPR在水稻根发育中的功能研究

摘要

根是植物非常重要的营养器官，主要起固定、吸收、合成和分泌等功能。水稻作为主要粮食作物之一，其根系的发育状况与产量密切相关，发育良好的根系是作物高产和稳产的基础，所以探究水稻根系的调控机制具有十分重要的理论和实践意义。SPR（Short Primary Root）是一个编码F-box like蛋白基因，F-box蛋白参与E3泛素酶体途径，有效的调节功能蛋白质的选择性降解，在植物发育及非生物胁迫中有着极其重要的功能。水稻中关于F-box基因参与根系发育相关的详细研究报道还比较少。本文以SPR基因为研究对象，通过细胞生物学、遗传学和分子生物学方法来研究SPR在水稻根发育中的功能，取得的主要结果如下：
　　1.我们对T-DNA插入突变体和SPR超量植株进行基因型和表达量的重复检测，得到了SPR基因纯合突变体和超量表达的种子。
　　2.表达谱芯片数据和水稻根尖原位杂交结果，显示SPR在根尖中有较高表达。表明SPR可能参与了水稻根的发育。
　　3.spr突变体通过降低细胞周期蛋白相关基因的表达，从而降低分生区细胞的分裂频率，进而减少分生区细胞的数目，抑制分生区的长度，导致spr突变体主根长度变短。
　　4.通过对SPR启动子上游2kb序列分析，发现这段序列有生长素、细胞分裂素和乙烯植物激素的响应序列；外源生长素、细胞分裂素、脱落酸、茉莉酸等激素可以调控SPR基因的上调表达；生长素和细胞分裂素应答因子也受SPR基因的调节，说明SPR是激素应答基因。
　　5.干旱和盐胁迫可以调控SPR基因的上调表达；SPR基因的过量表达对干旱胁迫更加敏感。
　　综上所述，SPR基因不仅参与水稻根发育，而且还在干旱胁迫中起着重要的作用。对于SPR功能的解析可以完善水稻根发育的调控网络，为最终利用根发育优良基因对水稻根系进行分子改良而提高其对环境的抗性，为培育高产、抗性水稻提供理论依据和基因资源。

目录

声明

缩略词表

1 前言

1.1根在植物生长发育中的主要功能

1.2水稻根的组成

1.3水稻冠根发育的调控机制

1.4 F-box蛋白在植物发育中的生物学功能

1.5植物对逆境的应答反应

2.1水稻材料

2.2菌株和质粒

2.3 基因序列的获取和分析

2.4 载体构建和遗传转化

2.5 核酸操作方法

2.6 组织细胞染色

2.7 原位杂交

2.8 激素处理及表型观察

2.9 逆境处理及表型观察

2.10研究的目的和意义

3 结果与分析

3.1 SPR基因功能的探究

3.2 SPR基因的表达模式和亚细胞定位

3.3 水稻SPR基因功能缺失后导致主根长度变短

3.4 SPR可以被生长素、细胞分裂素、脱落酸和茉莉酸诱导表达

3.5 野生型、SPR超表达和spr突变体中与生长素和细胞分裂素应答相关基因的表达

3.6 SPR受到非生物逆境（干旱、盐）的诱导表达

3.7 SPR转基因植株的抗旱分析

4 讨论

4.1 SPR功能缺失影响主根发育

4.2 SPR在植物激素信号转导中的功能

4.3超表达植株的抗逆性途径

参考文献

附录个人简历

致谢