OsXXT1基因在水稻根毛发育中的功能研究和逆转座子TOS17的转座特征分析

摘要

根毛是根表皮细胞上突起的长管状细胞，它通过极大地增加根系表面积来帮助植物更好的吸收养分，实现土壤固着以及与微生物的互作。之前通过对EMS突变体库筛选得到了一个水稻短根毛突变体ksrh2(kasalath shoot root hair mutant2)，水培条件下，该突变体的根毛生长受到显著的抑制。我们进一步对该突变体在不同pH条件下的表型进行了分析，结果发现在pH4.5的条件下，ksrh2根毛生长显著变短且根毛顶端膨大。半超薄切片分析发现，与野生型相比突变体ksrh2根尖分生组织的表皮层细胞表现出不规则，这些结果表明该突变体的细胞壁强度可能变低。
　　 前期研究通过图位克隆发现ksrh2是由第3号染色体上的OsXXT1(Loc-Os0390300000)基因点突变导致酶活区域一个保守氨基酸改变造成。本研究中，我们在突变体ksrh2中导入正确的OsXXT1基因，转基因株系的根毛生长得到回复，因此进一步证明了ksrh2的表型是由OsXYT1的突变引起。
　　 芯片数据表明，OsXXT1基因是一个广谱表达的基因，在水稻各种组织中均有较高水平的表达。本研究发展了OsXYT1基因启动子接报告基因GUS的转基因株系，对这些转基因株系的GUS染色表明，OsXXT1在愈伤组织、主根及不定根根尖和侧根、叶、花、颖壳中均有表达，证明了该基因在各种组织中的广谱表达。对GUS转基因材料根组织在细胞水平进一步研究发现，该基因在根尖的表达主要集中在表皮细胞，这与突变体的短根毛及不规则的表皮细胞表型是一致的。
　　 此外，以石狩白毛和日本晴为材料，我们还研究了逆转座子TOS17的转座特性。在正常培养条件下石狩白毛有3个原始拷贝数。组织培养过程能激活TOS17的转座，拷贝数随组培时间的增长而增加，在相同时问内悬浮培养得到的TOS17拷贝比固体培养多。通过与日本晴的比较，我们提出3到4个月的悬浮培养条件适合于石狩白毛建立TOS17插入突变体库。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语表

声明

致谢

第一章 文献综述

引言

1 根毛的发生发育

1.1定向分化

1.2根毛的起始

1.3尖端生长

2 影响根毛发生发育的因素

2.1营养条件和激素对根毛的影响

2.2 pH和活性氧(ROS)对根毛的影响：

3 细胞壁与根毛的发生发育

3.1植物细胞壁的结构和组成

3.2细胞壁与根毛的发生发育

3.3木葡聚糖与根毛的发生发育

4 逆转座子TOS17的特点

4.1逆转座子的特点

4.2逆转座子TOS17的结构

4.3逆转座子TOS17的特点

4.3逆转座子TOS17的用途

第二章 突变体ksrh2的表型分析及回复

1.材料

2 方法

2.1水稻生长条件及突变体表型观察

2.2水稻根系的半超薄切片

2.3 OsXXT1基因超表达载体的构建

2.4农杆菌介导的水稻(籼稻)转化

2.5半定量逆转录PCR(RT-PCR)分析

3.结果与分析

3.1 ksrh2突变体水培条件表型鉴定

3.2 ksrh2突变体根毛对激素的反应

3.3 ksrh2突变体在不同pH条件下的表型观察

3.4 OsXXT1基因功能互补验证

4.讨论

第三章 OsXXT1基因的表达分析

1 材料

2 方法

2.1 OsXXT1 Promoter：Gus载体的构建

2.2 Genevestigator分析木葡聚糖转移酶基因的表达

2.3农杆菌介导的水稻转基因

2.4转基因水稻的液体培养

2.5 GUS染色及显微观察

2.6 半超薄组织切片

3 结果与分析

3.1水稻木葡聚糖糖基转移酶基因家族的表达

3.2 GUS组织染色结果

3.3 GUS染色根组织的切片分析

3.讨论

第四章 逆转座子TOS17的转座特性分析

1.材料

2 方法

2.1水稻组织培养

2.2 CTAB法提取水稻基因组DNA

2.3 Southern杂交

2.4半定量RT-PCR分析

2.5愈伤组织的悬浮培养

2.6实时定量PCR(RT-qPCR)检测拷贝

3.结果与分析

3.1检测TOS17在石狩白毛中的拷贝数

3.2 TOS17在愈伤培养过程中被激活

3.3定量PCR参数评估

3.4.TOS17拷贝数随组培时间增长而增加

3.讨论

参考文献