拟南芥GIS家族基因在烟草中功能的验证

摘要

表皮毛是高等植物地上部分表皮组织所特有的一种结构。拟南芥表皮毛细胞是研究植物细胞发育的模式系统。拟南芥中GIS(GLABROUS INFLORESCENCE STEMS)基因主要是通过赤霉素控制和调节茎上各器官特别茎上分枝表皮毛的形成，而GIS2和ZFP6则主要通过细胞分裂素和赤霉素共同调节控制植物花上表皮毛的形成关键功能基因。过量表达的GIS，GIS2和ZFP6促进茎上各器官表皮毛的形成。过量表达GIS，GIS2和ZFP6促进拟南芥主茎和花上表皮毛生长，GIS，GIS2和ZFP6基因丧失功能的突变体与野生型相比，花的萼片、茎生叶和侧枝等部位表皮毛数量的显著减少。烟草的茎和叶面表皮毛，可分为两类:一种是腺毛:一种是表皮毛。腺毛是次生代谢产物合成的场所，而表皮毛不分泌和不合成任何次生代谢产物。烟草的香气源于腺毛产生的香气物质。腺毛密度可作为香味成分含量的选择标志。萜烯类物质是烟草叶表面提取物的主要成分，主要是西柏烷类和赖百当烷类。
　　 本论文的主要研究目的是验证拟南芥中调控表皮毛细胞形成的关键基因GIS，GIS2和ZFP6，研究它们在烟草中是否具有调控烟草表皮毛和腺毛细胞形成的功能。我们实验室以前构建了GIS、GIS2、ZFP6过量表达载体、启动子与GUS融合的表达载体，通过叶盘法将这些载体转入烟草中，获得具有这些转基因载体烟草植株，然后对这些转基因植株进行表皮毛和腺毛细胞的统计和腺毛次生代谢物分析研究。
　　 通过统计学分析，获得了如下研究成果:
　　 1.过量表达GIS和其同源基因GIS2和ZFP6基因能显著增加烟草腺毛的数量。
　　 2.GIS、GIS2、ZFP63个基因的启动子与GUS融合的表达载体结果表明这些基因主要在烟草腺毛中表达;
　　 3.转GIS和ZFP6基因过量表达载体的烟草中的烟碱和形成重要香气前体物质的西柏三烯二醇比野生型显著提高;而野生型的长链烷类含量与转基因烟草的差别不显著，比如二十二烷、二十六烷。由此可以推断出此转基因烟草吃味可能较辛辣，香气更浓郁。

目录

论文说明

声明

致谢

摘要

1 引言

2 文献综述

2．1 拟南芥GIS基因家族

2．1．1 锌指蛋白及其分类

2．1．2 植物C2H2锌指蛋白功能

2．2 表皮毛的功能

2．3 烟草腺毛结构功能

2．3．1 烟草特异性表达

2．3．2 烟草腺毛特异启动子

2．3．3 烟草腺毛共享使用特异性启动子的策略和例子

2．3．4 腺毛的表达可作为挖掘基因功能的工具

2．3．5 烟草腺毛工程的其他例子

2．4 烟草鲜叶分泌物与香气物质

2．5 本研究的目的和意义

3 拟南芥GIS家族基因的克隆载体构建和烟草组织转化

3．1 材料与方法

3．1．1 植物材料与生化试剂

3．1．2 实验方法

3．2 结果分析

3．2．1 GIS， GIS2和ZFP6基因序列的分析

3．2．3 表达载体构建

3．3 讨论

3．3．1 GIS，GIS2和ZFP6烟草同源基因功能推测

3．3．2 农杆菌介导的烟草转基因研究

4 腺毛特异性表达分析——GUS染色

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料与生化试剂

4．1．2 实验方法

4．2 不同时期染色结果分析

5 不同时期腺毛数量测定

5．1 材料与方法

5．1．1 材料

5．1．2 实验方法

5．2 结果分析

6 叶面分泌物测定

6．1 材料与方法

6．1．1 试验材料与生化试剂

6．1．2 实验方法

6．2 结果分析

7 结论与后续展望

8 转基因烟草在农业推广中的应用前景

参考文献

个人简历

攻读农业推广硕士学位期间的科研成果