一个拟南芥叶表皮细胞发育突变体的筛选及基因定位

摘要

表皮扁平细胞是构成叶片表皮的主要细胞类型，对研究细胞的分化、极性保持、命运决定和形态发生都很重要，它是研究植物细胞命运决定和形态建成机制理想的模型。 本实验通过筛选甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的拟南芥得到一个叶表皮扁平细胞发育突变体G39。其植株形态和叶表皮细胞形态均发生变化，通过遗传分析鉴定其为单基因控制的半显性突变体。本文对突变体G39的表型及生理特性进行了初步研究，并采用图位克隆技术对突变基因进行定位。 G39突变体植株矮化；叶片狭小，少数叶片及花瓣不规则卷曲；部分果荚弯曲生长；开花时间延迟；花粉育性降低。另外，G39突变体的叶表皮扁平细胞形态发生了明显变化，细胞突出(lobe)减少而且突出的长度(lobelength)明显变短；叶表皮毛多为两个分枝，螺旋生长且分枝由柱状变扁平；真叶下表皮气孔密度和气孔指数均降低。 外源GA可以部分恢复G39突变体植株及叶表皮细胞的突变表型，但不能使其恢复至野生型水平；外源GA促进了G39突变体下胚轴和根的生长；GA合成抑制剂PAC对G39突变体下胚轴和根生长的抑制不明显。 采用图位克隆技术，设计SSLP和INDEL分子标记对G39突变基因进行初定位和精细定位，将G39突变基因定位在拟南芥第二号染色体下臂一段90Kb的区间内，对这一区间直接测序筛选到三个候选基因。

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文摘

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论文说明：缩略词表

声明

第一部分 前言

1、拟南芥叶表皮扁平细胞发育的研究进展

1.1拟南芥叶表皮扁平细胞的发育过程

1.2拟南芥叶表皮扁平细胞发育突变体

2、赤霉素(GA)调节植物发育的研究进展

2.1赤霉素(GA)的合成过程及其调控

2.2赤霉素(GA)的信号传导途径

2.3赤霉素(GA)对植物发育的调控

3、图位克隆技术的研究进展

3.1图位克隆技术的原理

3.2图位克隆技术的过程

3.3图位克隆技术的应用进展

第二部分材料与方法

1、材料

2、方法

2.1植物材料的诱变

2.2拟南芥培养

2.3表皮细胞突变体的筛选

2.4数据统计

2.5遗传分析

2.6突变体G39育性分析

2.7气孔的生物功能测定

2.8激素对突变体G39发育的影响

2.9突变体G39基因的定位

第三部分结果及分析

1、拟南芥表皮发育突变体的表型分析

1.1形态

1.2表皮、气孔及表皮毛

1.3育性分析

2、拟南芥表皮发育突变体G39的遗传分析

3、气孔的生物功能测定

3.1离体叶片的水分散失实验

3.2气孔对外源脱落酸(ABA)的反应

4、激素对突变体G39发育的影响

4.1外源性赤霉素(GA)对突变体G39茎及表皮细胞发育的影响

4.2外源性赤霉素(GA)对突变体G39下胚轴和根发育的影响

4.3外源性多效唑(PAC)对突变体G39下胚轴和根发育的影响

5、突变体G39的基因定位

5.1 G39突变基因的初定位

5.2 G39突变基因的精细定位

第四部分讨论

1、G39突变基因对植物发育的影响

1.1突变基因对植株形态和叶表皮细胞形态建成的影响

1.2突变基因对雄配子体发育的影响

1.3突变基因对植物水分散失速率的影响

2、G39突变基因可能参与GA信号途径

3、G39突变基因在信号通路中的定位

4、图位克隆技术的探讨

5、研究设想

小结

参考文献

致谢