水稻BRX家族的鉴定及OsBRX4基因功能初探

论文摘要

根是植物中具有吸收水分和营养,固定、感知环境以及合成激素等作用的重要器官。BRX家族是一类新的转录因子家族,它的重要成员BRX(Brevis Radix)在拟南芥中通过控制油菜素内酯(BR)和生长素(auxin)途径来调节根细胞的增殖和伸长。水稻是世界上最主要的粮食作物之一。大量研究表明它的根系在抗非生物逆境和提高产量等方面起着非常重要的作用。鉴于BRX在根中的重要作用,对水稻中BRX家族的基因进行研究在理论和应用上都有着十分重要的意义。本研究主要包含如下几个方面的内容:1,鉴定和分析水稻中BRX家族的成员;2,各成员的组织、逆境、油菜素内酯处理和生长素处理的表达量分析;3,OsBRX1、OsBRX3和OsBRX4的超量表达转化水稻和OsBRX4超表达家系的表型鉴定;4,选取受逆境诱导的锌指蛋白基因进行水稻遗传转化和抗逆筛选,以期获得新的抗逆基因。主要结果如下:1.鉴定了六个水稻BRX家族的成员并从基因结构和进化等方面进行了分析。水稻中的成员有着保守的内含子外显子结构,在系统发生树上它们与苔藓植物、裸子植物以及双子叶植物的成员都有交叉。2.对水稻BRX家族的成员进行了不同组织的表达量分析,发现其中四个基因在水稻的幼穗中表达非常的特异,但没有发现在根中表达特异的基因。3.对水稻BRX家族的成员进行了旱、盐和冷三种主要非生物逆境下的表达量分析,其中的五个基因都能响应至少一种逆境。4.对水稻BRX家族的成员进行了油菜素内酯和生长素处理后的表达量分析。OsBRX1和OsBRX4都受油菜素内酯以及生长素的诱导上升表达,结合非生物逆境表达谱的结果,为油菜素内酯,生长素和脱落酸之间的相互联系提供了初步的信息。5.OsBRX4的水稻超表达家系的初生根长比野生型中花11的要长23%—26%,同时OsBRX4超表达家系对生长素非常敏感,说明OsBRX4可能参与生长素介导的初生根长调节途径。6.为鉴定参与根生长或抗逆的基因,我们选取了14个逆境应答的锌指蛋白基因,进行超量表达载体构建,其中的七个已经完成水稻遗传转化并获得转基因苗。

论文目录

• 缩写名词表
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 植物根系的研究进展
• 1.1.1 植物根系概况
• 1.1.2 内源激素在根系生长发育过程中的作用
• 1.1.3 拟南芥中BRX家族的研究概况
• 1.2 植物对非生物逆境的应答调控
• 1.2.1 植物非生物逆境的概述
• 1.2.2 植物在非生物逆境下的信号途径
• 1.2.3 转录因子在非生物逆境中的作用
• 1.2.3.1 转录因子概述
• 1.2.3.2 多种转录因子与非生物逆境
• 1.2.3.3 锌指转录因子在非生物逆境中的作用
• 1.2.4 植物激素与非生物逆境
• 1.3 本研究的目的和意义
• 2 材料和方法
• 2.1 水稻材料和菌株
• 2.2 载体
• 2.3 水稻中BRX家族成员的鉴定和分析
• 2.4 水稻BRX家族部分成员遗传转化载体的构建
• 2.5 根癌农杆菌介导的水稻遗传转化
• 2.6 DNA的抽提、转基因植株的阳性检测和超量表达检测
• 2.7 水稻BRX家族成员表达量分析的材料准备和REAL-TIME PCR分析
• 2.8 超表达植株的培养和表型鉴定
• 2.9 锌指转录因子的表达谱数据和超表达载体的构建
• 3 结果和分析
• 3.1 鉴定各个物种中BRX基因家族的成员
• 3.2 水稻BRX基因家族的序列分析
• 3.3 水稻BRX家族成员的表达分析
• 3.3.1 水稻BRX家族成员在不同组织中的表达量分析
• 3.3.2 水稻BRX家族成员在非生物逆境胁迫下的表达量分析
• 3.3.3 水稻BRX家族成员在生长素和油菜素内酯处理下的表达量分析
• 3.4 OsBRX1、OsBRX3和OsBRX4转基因植株的表达量检测
• 3.5 OsBRX3和OsBRX4超表达家系的表型鉴定
• 3.6 逆境相关锌指转录因子的载体构建和遗传转化
• 3.6.1 芯片数据的整理和候选基因的选择
• 3.6.2 载体的构建和遗传转化进展
• 4 讨论
• 4.1 水稻BRX家族成员的基因结构和进化
• 4.2 水稻BRX家族成员的功能初探
• 4.2.1 水稻BRX家族成员可能在水稻穗的生长发育中起作用
• 4.2.2 水稻BRX家族可能是一类新的与非生物逆境相关的转录因子
• 4.2.3 OsBRX4的功能探讨
• 5 总结和展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢