CER3在拟南芥花粉表面结构形成及水合中的作用

摘要

植物通过识别落到柱头上的花粉，并允许亲和花粉完成受精是植物有性生殖的一个重要部分。为了研究这一过程中细胞与细胞之间的相互作用，我们分离并分析了通过改变花粉外被从而影响柱头与花粉相互作用的条件性雄性不育突变体cer3(cer3-8，cer-9)。研究发现:柱头细胞在接触突变体花粉后会产生胼胝质;突变体花粉不能萌发的原因是其不能在柱头上发生水合，而通过体外萌发实验证明其是有萌发活力的;另一方面，高湿环境可以帮助突变体花粉完成水合过程并使其成功受精;混合人工授粉实验结果表明突变体花粉缺少一种功能性的花粉与柱头识别机制;突变植株同时表现出茎杆蜡质减少和器官融合的表型;通过对突变体花粉的分析，我们发现与野生型比突变体花粉表面含油层过多且成分中缺少长链脂肪酸;透射电子显微镜显示在花粉双核期，突变体花粉的表面结构几乎和野生型一样，但在绒毡层的质体中却观察到有不正常的质体小球，表明可能有异常的脂质积累;原位杂交实验表明CER3基因在花药发育第9期的绒毡层及小孢子中高度表达，进一步分析发现CER3定位于细胞膜;这些结果表明CER3可能参与到含油层脂质的合成和（或）转运，并且这些物质为花粉与柱头相互作用的水合信号传导机制中所必需。

目录

摘要

第1章 前言

1．1 植物花粉与柱头的表面结构

1．2 植物亲和授粉及调控花粉与柱头相互作用的因子

1．3 花粉水合及相关基因

1．4 拟南芥花药发育过程

1．5 花粉壁及绒毡层在花粉壁形成中的作用

1．6 本研究工作的内容和意义

2．1．1 植株

2．1．2 菌株

2．1．3 质粒

2．1．4 仪器

2．1．5 试剂、抗生素

2．2 拟南芥种植

2．3 柱头与花粉管苯胺蓝染色

2．4 花粉体外萌发

2．5 花粉体内授粉观察

2．6 甲醛处理花粉及授粉方法

2．7 花粉表面的扫描电镜观察

2．8 花粉外被成分质谱分析

2．9 突变体育性恢复分析

2．9．1 高湿度处理

2．9．2 施加外源脂质处理

2．10 花药花粉发育的透射电镜观察

2．11 T-DNA插入鉴定

2．11．1 植物总DNA提取

2．11．2 PCR扩增

2．11．3 DNA胶回收、测序

2．12 基因克隆与遗传互补植株

2．12．1 植物总RNA提取

2．12．2 植物总RNA纯化

2．12．3 RNA反转录体系

2．12．6 大肠杆菌质粒提取

2．12．7 双酶切鉴定构建的载体

2．12．8 目的片段与终载连接

2．12．9 农杆菌感受态制备与转化

2．12．10 转化植株及筛苗鉴定

2．13原位杂交

2．14 烟草瞬转

2．15 引物序列

第3章 结果

3．1 cer3突变体花粉不能在柱头表面萌发

3．2 cer3-8突变体花粉可在体外萌发

3．4 cer3-8突变体花粉缺少特异的信号物质

3．5 cer3-8突变体存在器官融合及茎部蜡质成分缺少现象

3．6 cer3-8突变体花粉外被缺乏长链脂肪酸

3．7 外加长链脂肪酸可以使cer3-8突变体恢复育性

3．8 cer3-8突变体花粉表面光滑且含油层增多

3．9 CER3在花药发育第9期的绒毡层和小孢子中高表达

3．10 CER3为膜定位蛋白

第4章 讨论

4．2 含油层参与水合中花粉与柱头的相互作用

4．3 绒毡层细胞膜蛋白CER3参与花粉表面结构的形成

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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