一个用于研究根尖生长素回流过程的拟南芥EMS突变体库的构建与筛选分析

摘要

拟南芥是重要的双子叶模式植物。植物根系是重要的吸收水分和营养的器官，并且起到固着土壤的作用。生长素是一类重要的植物内源激素，它对植物根系发育的很多方面产生重要影响，包括侧根的起始和萌发，根尖分生组织的形成，向重力性以及主根伸长。生长素从合成的部位定向向作用部位转移从而调控植物生长，这种运输方式称为生长素极性运输。拟南芥器官形成时，生长素在原基顶端存在极大值。该现象主要是由生长素输出载体PIN蛋白的不对称分布决定的，这些PIN蛋白在植物地上和地下部分相互协调调控生长素分布。在拟南芥根系发育过程中，破坏生长素输出会强烈地影响根尖生长素回流现象，从而影响根尖生长素浓度极值的形成、细胞分裂起始以及植物器官形成。　　 调控生长素在根尖回流的机制至今仍不清楚。为了揭示参与调控生长素回流的分子机理，本研究采用正向遗传学方法，通过筛选WOX5::IAAH-DR5::GFPEMS突变体库进行研究。该系统的工作原理是，在外源施加IAA合成前体IAM时，可以实现在静止中心合成生长素的目的，并且通过DR5-GFP报告基因指示生长素累积和分布的变化。本研究主要结果如下:　　 1、建立了与本研究体系相适应的筛选方法。通过外源施加IAM筛选M2代植株。以根尖根毛密度、荧光强度为处理早期指标，以主根长度、侧根数目及长度、下胚轴长度、向重力性等为处理后期指标，筛选获得根部具有稳定表型的突变体。　　 2、通过初筛、再次初筛、复筛，获得候选家系55个。并通过分析候选家系自交表型分离比，判断是否已经纯合。将已纯合的候选家系中表型相近的突变体分成一组，所有候选家系共分为8组。　　 3、采用外源施加生长素及生长素极性运输抑制剂NPA，观察突变体表型，并与施加IAM后突变体表型进行对比，进一步分析导致突变体表型产生的原因。　　 4、采用重力转角刺激方法，观察突变体对重力刺激的反应。结果表明，候选家系中除了向地性消失家系，其余家系的重力刺激反应都与对照无明显区别。　　 5、将候选家系进行组内杂交，根据F1代植株表型是否与亲本相似，判断是否为等位突变体。最终获得5对等位突变体。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 生长素运输方式的研究进展

1．1．1 生长素进入细胞方式的研究

1．1．2 生长素极性运输与PIN蛋白定位

1．1．3 生长素输入载体研究进展

1．1．4 生长素输出载体研究进展

1．2 生长素合成的研究进展

1．3 生长素与植物根系发育的研究进展

1．3．1 拟南芥根系形态及结构

1．3．2 生长素与拟南芥根表皮发育研究进展

1．3．3 生长素与拟南芥维管组织发育研究进展

1．3．4 生长素与拟南芥侧根发育研究进展

1．3．5 生长素与拟南芥不定根发育研究进展

1．3．6 生长素与拟南芥根系向重力性研究进展

1．4 生长素回流与根发育的研究进展

1．4．1 拟南芥根尖生长素浓度梯度的形成

1．4．2 生长素回流现象

1．4．3 参与生长素回流的基因

1．4．4 生长素回流对根发育的作用

1．5 本研究采用系统的工作原理

1．6 本研究目的和意义

2 材料与方法

2．1 材料

2．2 实验方法

2．2．1 EMS诱变方法

2．2．2 1/2 MS培养基配制

2．2．3 拟南芥种子灭菌及幼苗生长培养条件

2．2．4 IAM处理方法及筛选观察指标

2．2．5 外源生长素及NPA处理方法及观察指标

2．2．6 重力转角刺激处理方法及观察指标

2．2．7 杂交方法

2．2．8 等位突变体判断方法

3 结果与分析

3．1 EMS突变体库筛选方法的建立

3．2 突变体库初筛、复筛确定候选家系以及候选家系表型分组

3．2．1 突变体库初筛

3．2．2 突变体库复筛确定候选家系

3．2．3 候选家系表型分组举例

3．3 等位突变体获得及表型

3．3．1 等位突变体获得

3．3．2 等位突变体表型

3．4 外源生长素及NPA处理候选家系

3．4．1 外源生长素及NPA处理条件确定

3．4．2 生长素输入载体aux1的等位突变体获得

3．5 重力转角刺激处理候选家系

4 讨论

4．1 研究体系优势

4．2 筛选方法特点

4．3 候选家系获得意义

4．4 部分候选家系的后续研究计划

4．5 结束语

参考文献

致谢