T-DNA插入导致苗期短根的水稻突变体研究

摘要

植物根具有吸收水分和养分、固定植株和合成激素等作用.因为土壤中水分和养分常受到限制,所以根系在土壤中的空间分布如根的构型很大程度上决定了植物吸收水分和养分的能力.而根的长度是根型的主要参数,对于养分的吸收,耐旱和作物的产量都有重要的作用.要揭示控制根伸长的遗传和分子机理,利用根的突变体是一个有效的方法.该研究利用T-DNA插入的水稻突变体库,筛选到一个新颖的水稻短根突变体srl,并进行了初步的研究.短根突变体srl在苗期表现为初生根极短,根细,但在溶液培养约35天后,根能恢复到野生型一样的长度.组织切片发现突变体srl短根表型是因为在根尖的分生区细胞数目减少和各种类型细胞的径向直径减小所造成.克隆到了控制短根的基因OsGLRl,OsGLRl基因与动物和拟南芥离子通道型谷氨酸受体基因同源,编码4个跨膜结构域M1、M2、M3和M4,2个配体结合结构结构域GlnHl和GlnH2.Sounthern印迹表明OsGLRl基因为单拷贝,它有6个外显子组成,位于第4染色体上.通过转基因互补能大部分恢复短根突变体srl的根长,证实了OsGLRl基因控制根伸长的功能;短根突变体srl的根尖分生区细胞内钙离子浓度比野生型显著低;蛋白免疫分析发现OsGLR1是一分子量约110kDa的膜整合蛋白;OsGLRl基因主要在侧根、根和叶的维管组织中表达;说明OsGLR1可能是一个钙转运的离子通道.在36/30℃高温培养7天时,短根突变体根要比在28/22℃下伸长快近2倍,在水稻培养液中能达到野生型根长的约90%,而野生型的根伸长在这二种温度培养时几乎一样,表现出高温抑制.说明短根突变体srl对高温不敏感表现为耐高温特性,OsGLRl基因可能参与了温度调控根伸长的反应.

目录

文摘

致谢

第一章文献综述

引言

第一部分离子通道型谷氨酸受体

1.1谷氨酸

1.2动物的离子通道型谷氨酸受体

1.3植物的离子通道型谷氨酸受体

1.4原核生物的离子通道型谷氨酸受体

1.5离子通道型谷氨酸受体的进化

第二部分植物离子通道型谷氨酸受体的功能

2.1光信号传导

2.2钙离子通道

2.3与碳氮代谢的调节和ABA关系

2.4铝毒害

2.5甘氨酸作为配体的门控作用

第三部分植物短根突变体及其分子机理

3.1水稻根的结构和生长发育

3.2水稻短根突变体

3.3其他植物的短根突变体及其分子机理

3.4植物细胞的Ca2+转运通道和Ca2+对根伸长的作用

第二章T-DNA插入引起的苗期水稻短根突变体sr1

1材料和方法

1.1材料

1.2主要试剂

1.3引物序列

1.4方法

2结果和分析

2.1突变体的表型

2.2遗传分析

2.3协同分离分析

2.4基因的拷贝数和定位

3讨论

第三章OsGL1基因的克隆和功能

1材料和方法

1.1材料

1.2主要试剂

1.3引物序列

1.4方法

2结果和分析

2.1 OsGLR1基因的克隆和基因结构分析

2.2与动物和拟南芥iGluRs的同源性分析

2.3转基因互补回复

2.4基因表达分析

3讨论

第四章整体根尖细胞的Ca2+测定和环境对短根突变体sr1的调控影响

1材料和方法

1.1材料

1.2方法

2结果和分析

2.1外源氨基酸的效应

2.2外源激素的效应

2.3温度效应

2.4整体根尖细胞内钙离子的浓度

3讨论

小 结

参考文献

Abstract