拟南芥LOH1基因调节胚胎发生及胚后发育的功能研究

摘要

成熟的胚胎是植株个体的雏形，胚胎发生是形成植株的基础。多年来，人们对影响植物胚胎发生的相关基因进行了研究。其中一些基因参与胚胎早期的形态建成，这些基因功能各异，它们参与细胞生长、代谢、转运、转录等生物学过程。
　　本文通过分析前期研究中得到的体细胞胚胎发生的转录组芯片数据，鉴定到一个体胚中特异高表达的基因LOH1(LAG ONE HOMOLOGUE1)。对LOH1功能缺失突变体进行了表型分析，进而研究了LOH1基因在胚胎发生及胚后发育过程中的作用。具体研究结果如下:
　　(1)通过对loh1突变体的胚进行形态学观察发现，与野生型相比，loh1突变体从早期胚胎发生开始就存在明显的缺陷。
　　(2)胚后loh1突变体的表型观察表明，突变体植株相较野生型发育迟缓。在营养生长阶段，叶片数目减少，叶片浓绿;在生殖生长阶段开花和衰老时间延迟。同时雌、雄配子体发育异常。
　　(3)loh1突变体在茎端和根端分生组织的形态建成方面存在缺陷。loh1突变体的茎端分生组织明显减小，根端分生组织的静止中心细胞存在异常分裂模式。
　　(4)通过对LOH1基因的表达模式分析发现，LOH1基因在未受精的胚珠、幼嫩的胚胎（二细胞胚和心形胚）、子叶、茎端分生组织、根尖和花粉中表达。
　　(5)LOH1蛋白很有可能定位于质体中，并参与叶绿体中Ⅱ类内含子的剪切过程。
　　研究结果表明，拟南芥LOH1基因突变导致胚胎发生及胚后发育异常，其生物学功能是否通过叶绿体基因内含子的剪切起作用有待于近一步深入研究。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 植物胚胎发生过程

1．1．1 早期合子极性的建立

1．1．2 顶细胞的发育过程及胚体的形成

1．1．3 基细胞的发育过程

1．2 植物胚胎发生的分子遗传调控

1．2．1 胚胎顶-基轴建立的基因表达调控

1．2．2 胚胎辐射对称轴建立的基因表达调控

1．2．3 胚胎形态建成的基因表达调控

1．2．4 雌雄配子体中特异表达基因对胚胎发生过程的影响

1．3 茎端分生组织的结构与功能

1．3．1 胚胎发生过程茎端分生组织的起始与子叶分化

1．3．2 茎端分生组织的结构

1．3．3 维持茎端分生组织的分子机制

1．4 植物根端分生组织的结构与功能

1．4．1 胚胎发生过程根端分生组织的起始

1．4．2 根端分生组织的结构

1．4．3 静止中心是根干细胞池的组织者

1．4．4 WOX5基因在静止中心特异表达维持干细胞的特性

1．4．5 SHR对静止中心的功能维持是必须的

1．5 真核生物RNA的剪切

1．5．1 CRM保守结构域

1．5．2 Ⅱ类内含子的剪切

1．6 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 植物材料及生长条件

2．1．2 酶与生化试剂

2．1．3 菌株与载体

2．1．4 各种缓冲液及培养基配方

2．1．5 引物

2．2 实验方法

2．2．1 拟南芥的种植与培养

2．2．2 拟南芥基因组的提取与纯化

2．2．3 表达载体构建

2．2．4 农杆菌感受态细胞的制备及遗传转化

2．2．5 拟南芥的转化及转基因拟南芥的鉴定

2．2．6 拟南芥胚胎透明

2．2．7 植物总RNA的提取与纯化

2．2．8 RNA的反转录及cDNA第一链的合成

2．2．9 Quantitative Real-Time PCR分析

2．2．10 转基因植株的GUS染色分析

2．2．11 共聚焦显微镜观察和图像处理

2．2．12 烟草介导的瞬时转化

2．2．1 3 FM4-64染色(MA Pefialva,2005)

3 结果与分析

3．1 LOH1功能缺失突变体鉴定

3．2 loh1突变体的表型分析

3．2．1 loh1突变体胚胎发生异常

3．2．2 loh1突变体苗期表型分析

3．3 突变体的互补实验及表型分析

3．4 LOH1的表达模式分析

3．4．1 LOH1转录水平的表达分析

3．4．2 LOH1表达的组织学分析

3．5 LOH1蛋白结构域分析

3．6 LOH1蛋白的亚细胞定位

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢