2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、棉花是關(guān)系國計(jì)民生的重要物資,在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。生長素可以調(diào)控細(xì)胞的伸長、分裂和分化,不定根的形成、果實(shí)的發(fā)育和胚的形成等。生長素通過其信號(hào)途徑對(duì)功能基因進(jìn)行調(diào)控,從而影響植物的生長發(fā)育。因此,生長素信號(hào)傳導(dǎo)途徑及其對(duì)下游基因的調(diào)控機(jī)理是近年來植物生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。棉花中生長素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因的生物學(xué)功能進(jìn)行研究,有助于解生長素在棉花生長發(fā)育以及形態(tài)建成過程中所發(fā)揮的作用,在闡明棉花中生長素信號(hào)傳導(dǎo)的復(fù)雜分子機(jī)制方面具有重

2、要的理論意義。ARFs(Auxin response factors)基因家族的發(fā)現(xiàn),使人們對(duì)生長素信號(hào)傳導(dǎo)途徑的認(rèn)識(shí)有了突破性的進(jìn)展。
  ARF6基因與植物頂端分生組織的生長、維管組織的發(fā)育、解除頂芽休眠和花器官的發(fā)育相關(guān)。為了進(jìn)一步解析ARF6基因在陸地棉發(fā)育過程中的功能,本論文首先克隆了GhARF6基因,分析其啟動(dòng)子的表達(dá)特性。通過調(diào)控GhARF6基因在棉花中的表達(dá)水平,來探究GhARF6基因?qū)γ藁ㄉL發(fā)育的影響。具體研究

3、結(jié)果如下:
  1. GhARF6基因的克隆與表達(dá)特性分析
  首先從陸地棉中克隆了ARF6基因的同源基因GhARF6基因。該基因位于26條染色體中的5號(hào)染色體上,其含有一個(gè)2715 bp的ORF框,編碼904個(gè)氨基酸殘基,蛋白分子量為99.78 kDa,pI=6.33。擬南芥中ARFs被分為5類,將檢索到的96個(gè)陸地棉ARF基因與擬南芥ARF基因各個(gè)分類中具有代表性的10個(gè)基因氨基酸序列進(jìn)行進(jìn)化樹分析顯示:陸地棉中含有8個(gè)

4、 ARF亞家族,與 GhARF6基因相似度高的GhARF6-1和GhARF6-2與AtARF6、AtARF8分在了同一個(gè)亞家族,且與AtARF6基因同源性較高。對(duì)GhARF6基因氨基酸序列結(jié)構(gòu)分析顯示其具有典型的ARF蛋白結(jié)構(gòu),并且在440-620氨基酸之間富集了谷氨酰胺(Q),推測其為轉(zhuǎn)錄激活子。在棉花中進(jìn)行表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)GhARF6基因在棉花植株的各個(gè)部位均有表達(dá),莖中表達(dá)水平相對(duì)最高,是葉片中表達(dá)水平的10.1倍。在纖維和胚珠生長發(fā)

5、育過程中表達(dá)分析顯示該基因在0-4 DPA的纖維中相對(duì)表達(dá)水平較高,0-6 DPA的胚珠中相對(duì)于其他階段表達(dá)水平較高,并在開花后6天的胚珠中達(dá)到頂峰。預(yù)示該基因在胚珠發(fā)育起始階段發(fā)揮重要作用。
  用不同激素對(duì)棉花幼苗進(jìn)行處理,結(jié)果顯示:GhARF6基因在子葉、下胚軸和根部均有表達(dá)。GhARF6基因在IAA、NPA、NAA處理的子葉中表達(dá)水平相對(duì)較高,相對(duì)表達(dá)水平分別是未處理的12.7倍、11.5倍、9.0倍;用IAA、NAA、N

6、PA處理后下胚軸中GhARF6基因的相對(duì)表達(dá)水平是未處理的8.3倍、3.4倍、4.2倍;在根部的表達(dá)水平在處理前后無明顯變化。
  用不同濃度的 Al3+處理棉花幼苗發(fā)現(xiàn):0?M、25?M、50?M Al3+濃度下GhARF6基因隨著Al3+濃度的增加表達(dá)量增加,Al3+濃度為50?M時(shí)GhARF6基因表達(dá)水平達(dá)到最高。50?M、100?M、200?M Al3+濃度下GhARF6基因的表達(dá)水平隨著Al3+濃度的增加而下降。將棉花幼

7、苗在50?M Al3+的培養(yǎng)液中進(jìn)行了不同時(shí)間段的處理,發(fā)現(xiàn)GhARF6基因的表達(dá)量在0-3 h內(nèi)上調(diào),3 h后開始下降,9h后表達(dá)水平恢復(fù)到未處理前的水平。
  2. GhARF6基因啟動(dòng)子克隆及表達(dá)特性分析
  為了進(jìn)一步了解GhARF6基因的功能,課題組前期克隆了該基因上游2100 bp的啟動(dòng)子序列,經(jīng)PlantCARE網(wǎng)站分析發(fā)現(xiàn)該序列含有眾多的植物順式元件,包含生長素響應(yīng)元件、光響應(yīng)相關(guān)元件、組織表達(dá)相關(guān)元件、水楊

8、酸響應(yīng)元件、防御及脅迫響應(yīng)的相關(guān)元件、特定部位表達(dá)相關(guān)的元件等。將該啟動(dòng)子與GUS基因融合后分別轉(zhuǎn)化棉花和擬南芥,組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn):擬南芥中該啟動(dòng)子主要在轉(zhuǎn)基因植株的蓮座葉、角果、花柄、花絲、柱頭頂部、主根、側(cè)根和根毛中表達(dá)。其中在花柄、主根和側(cè)根中表達(dá)活性相對(duì)較強(qiáng),GUS基因在轉(zhuǎn)基因棉花植株的各個(gè)部位均有表達(dá),主要集中在莖、下胚軸、根的維管束組織中。該基因啟動(dòng)子在擬南芥與棉花中的表達(dá)模式基本相一致。
  對(duì)PGhARF6轉(zhuǎn)基因擬

9、南芥用Al3+處理后發(fā)現(xiàn):用50?M Al3+處理9 h后擬南芥的根尖、下胚軸、子葉相對(duì)未處理著色深。
  3.調(diào)控GhARF6基因影響棉花生長發(fā)育
  為了進(jìn)一步探究陸地棉中GhARF6基因的生物學(xué)功能,構(gòu)建CaMV35S組成型啟動(dòng)子控制的GhARF6基因反義抑制表達(dá)載體、超量表達(dá)載體、RNA干擾表達(dá)載體,并分別對(duì)棉花進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化。對(duì)轉(zhuǎn)基因棉花植株進(jìn)行表型觀察發(fā)現(xiàn):下調(diào)GhARF6基因后,棉花花器官呈現(xiàn)特異表型:花瓣小,雄

10、蕊短且花藥延遲釋放。同時(shí)伴隨著落鈴的現(xiàn)象,RNA干擾植株落鈴較為嚴(yán)重,有的達(dá)到了100%。上調(diào)GhARF6基因后,棉花花器官發(fā)育無明顯變化。
  下調(diào)GhARF6基因后,種子變得不飽滿并且單株單個(gè)棉鈴中種子明顯減少:反義轉(zhuǎn)基因植株3-4-3、41-1-1和干擾轉(zhuǎn)基因植株2-2、2-4分別減少了42%、33.5%、39.6%、29.7%;對(duì)轉(zhuǎn)基因棉花植株單株成熟纖維的長度測量發(fā)現(xiàn):成熟纖維變短,這種表型在RNAi轉(zhuǎn)基因植株中更為明顯

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