拟南芥磷脂酶PLP9基因相关突变体的表型鉴定

摘要

磷脂是生物膜的重要组成成份之一。磷脂不仅是细胞质与外界的屏障，还广泛参与细胞内外的信号转导，在诸如茉莉酸的合成、细胞延伸的调控等方面发挥重要作用。因此，作为水解磷脂的磷脂酶在植株的生长发育方面可能也发挥着重要的作用。拟南芥PLP9(Patatin-like phospholipase9)属于磷脂酶基因家族中的类patatin型PLA(Phospholipase A)，目前对其功能还了解不多。在本研究中，我们以PLP9的T-DNA突变体(PLP9-knockout，PLP9-KO)和超量表达植株(PLP9-overexpression，PLP9-OE)为材料，通过植物形态学观察、细胞显微技术和化学成分分析，比较了它们与野生型(Wild type，WT)在形态学和细胞学等方面的差异，旨在为深入了解拟南芥PLP9的功能提供实验依据。主要研究结果如下：
　　 1.PLP9参与调控植株形态的建成。与WT相比，PLP9-OE的整个植株明显变得矮小，茎秆和下胚轴增粗，叶片变厚且出现皱缩。对不同器官长度的测量发现，PLP9-OE的叶片、角果、花器官以及下胚轴都显著变短，而在PLP9-KO中相应器官较WT有所增长。
　　 2.PLP9参与调控拟南芥细胞延伸。对叶片表皮细胞、茎秆细胞和下胚轴表皮细胞的显微观察发现，PLP9-OE材料中这些组织的细胞长度都明显变短且细胞宽度有所增加，而PLP9-KO中相应细胞的长度则增加。表明PLP9可能参与了细胞延伸的调控。
　　 3.PLP9参与调控拟南芥茎秆的机械强度。对成株期的茎秆强度测定结果表明PLP9-OE的抗折力显著低于WT，而PLP9-KO则显著高于WT。进一步测量它们的细胞壁成分，发现PLP9-OE中的木质素含量低于WT，而PLP9-KO中的木质素、纤维素以及半纤维素的含量都显著高于WT。对茎秆的细胞显微观察发现PLP9-KO的束间纤维细胞较WT增长、细胞壁加厚；而在PLP9-OE中则存在相反的趋势。这些结果表明PLP9通过改变茎秆中的细胞壁成分和结构来调节茎秆的机械强度。
　　 4.PLP9基因的功能验证。将拟南芥PLP9在甘蓝型油菜中过量表达，发现转基因油菜中也表现出叶片肥厚且皱缩、花器官变短等与拟南芥PLP9-OE相似的表型。由此表明该基因在甘蓝型油菜中也可以发挥相似的功能。
　　 以上结果表明，拟南芥PLP9基因在植株形态建成、细胞延伸和茎秆机械强度的调控等方面发挥着重要的作用。本研究结果为进一步阐明该基因的作用机理提供了新信息，也丰富了对PLP家族基因的功能的整体认识。

目录

文摘

英文文摘

缩写词表

1 前言

1.1 磷脂酶基因家族以及PLP9基因

1.2 植物PLP基因家族基因功能研究进展

1.2.1 可能参与植物生长素信号转导

1.2.2 参与生物与非生物胁迫

1.2.3 参与细胞延伸的调控

1.2.4 参与茎秆机械强度的调控

1.3 本研究目的与意义

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 植物材料

2.1.2 主要生物化学试剂

2.1.3 载体和菌株

2.2 试验方法

2.2.1 拟南芥种植

2.2.2 整体透明技术

2.2.3 半薄切片

2.2.4 徒手切片

2.2.5 农杆菌介导的甘蓝型油菜下胚轴遗传转化

2.2.6 转基因植株的鉴定

2.2.7 扫描电镜

2.2.8 抗折力测量

2.2.9 细胞壁成分测量

3 结果与分析

3.1 PLP9突变体和超量表达材料中的植株形态变化

3.2 PLP9突变体和超量表达材料中的细胞长度变化

3.3 PLP9突变体和超量表达材料的茎秆机械强度、细胞壁成分和细胞结构的改变

3.4 甘蓝型油菜中超量表达PLP9基因的表型观察

4 讨论

4.1 PLP9参与植株形态的建成

4.2 PLP9参与细胞延伸的调控

4.3 PLP9参与茎秆机械强度的调控

4.4 进一步工作的展望

参考文献

附录

1.甘蓝型油菜遗传转化所用试剂和培养基

2.基因检测所用试剂

3.组织显微观察所用试剂

4.切片所用试剂

4.其它

致谢

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