【摘 要】
：
表皮毛和气孔是植物表皮上两种重要的特化结构,在植物与外界环境的物质、信息交流和防御反应中起关键作用。二者的发育过程也是研究植物细胞分裂、分化和命运决定的模式系统。玉米叶片上表皮有三种类型表皮毛（大毛,刺毛和双细胞毛）,它们和气孔以特定的模式分布在叶片表面。然而,玉米叶片上表皮毛和气孔原始细胞的命运起始和发育过程存在何种关系,分子遗传上有哪些基因参与调控了它们的起始和发育过程仍不清楚。本研究系统解析
论文部分内容阅读
表皮毛和气孔是植物表皮上两种重要的特化结构,在植物与外界环境的物质、信息交流和防御反应中起关键作用。二者的发育过程也是研究植物细胞分裂、分化和命运决定的模式系统。玉米叶片上表皮有三种类型表皮毛（大毛,刺毛和双细胞毛）,它们和气孔以特定的模式分布在叶片表面。然而,玉米叶片上表皮毛和气孔原始细胞的命运起始和发育过程存在何种关系,分子遗传上有哪些基因参与调控了它们的起始和发育过程仍不清楚。本研究系统解析了三个玉米同源基因ZmSPL10/ZmSPL14/ZmSPL26在调控玉米叶片表皮毛和气孔复合体细胞命运决定中的作用,并初步探究了其分子作用机理。主要研究结果如下:1、结合Gramene数据库信息和q RT-PCR检测发现ZmSPL10和ZmSPL14在玉米叶片基部表皮毛和气孔发育的位置有较高表达,但ZmSPL26的表达量在叶片各区段都较微弱。另外,亚细胞定位实验表明ZmSPL10/14/26蛋白均定位在细胞核,可作为转录因子发挥作用。2、利用CRISPR/Cas9技术创制了玉米ZmSPL10/ZmSPL14/ZmSPL26的基因敲除突变体材料。表型分析发现zmspl10/14/26三突变体叶片和雄穗颖片等部位完全光滑无毛,且在本应着生刺毛和双细胞毛的位置发育出异位气孔。与zmspl10/14/26三突变体相似,在zmspl14单突变体叶片表皮没有大毛结构,刺毛和双细胞毛的数目明显减少,而在本应着生刺毛和双细胞毛的位置也出现了异位气孔。zmspl26单突变体叶片表面仍有较多刺毛和双细胞毛,但大毛缺失。此外,zmspl14/26的表型与zmspl14类似。而所有突变体中的正常气孔发育均没有受影响。3、利用组织透明法结合钌红染色法,首次观察到玉米叶片三种表皮毛和气孔均由原表皮细胞不对称分裂后形成的较小子细胞发育而来。在发育时间上,大毛在气孔带形成之前形成其原始细胞,刺毛和双细胞毛在气孔带形成后,在正常气孔发育的SMC时期才起始发育。进一步细胞学观察发现,zmspl10/14/26三突变体中气孔带上正常气孔的发育未受影响,而大毛发育被抑制,刺毛和双细胞毛的原始细胞在正常气孔SMC时期经表皮细胞不均等分裂产生类似GMC特征,并随后逐步发育成为体积较小的异位气孔。4、通过原位杂交检测发现,ZmSPL10、ZmSPL14和Zm WOX3A在三种表皮毛起始及发育过程中均有特异性表达。通过启动子分析和酵母单杂交实验证明,ZmSPL10和ZmSPL14蛋白能直接结合在Zm WOX3A启动子上。并且q RT-PCR检测发现Zm WOX3A的表达水平在zmspl10/14/26三突变体中明显下降。上述结果表明,玉米叶片表皮毛（刺毛和双细胞毛）与气孔复合体的命运可以相互转换,而且ZmSPL10、ZmSPL14和ZmSPL26在它们的命运决定中起着关键的调控作用。虽然ZmSPL10、ZmSPL14和ZmSPL26存在一定的功能叠加效应,但是,ZmSPL14起了主要作用。同时,初步证明了ZmSPL10、ZmSPL14和ZmSPL26可能通过正调控Zm WOX3A的表达促进玉米叶片表皮毛发育。本研究结果为进一步揭示禾本科植物表皮毛和气孔发育的分子调控机制奠定基础,也为日后培育高光效、抗逆性强的玉米新品种提供了重要基因源。
其他文献
土地数据库的准确性,尤其是耕地质量数据库的准确性和规范性是进行耕地质量评价和土地退化评估的首要前提,耕地质量数据库的错误检查是保证这些耕地质量数据库准确性和规范性的关键环节。近年来耕地问题频生,土壤污染、水土流失、有机质含量下降、吃肥持肥能力下降等现象仍在大面积增长,长此以往必将严重影响人类的物质供给和生存发展。耕地质量评价作为耕地保护的基础和前提,其评价结果将直接影响国家和政府对耕地现状的判断和
城镇化进程的加快,使得城市中的建筑物也在不断的发生各种各样的变化。为了更好的进行城市的建设和规划,需精确、及时的掌握建筑物的改变变化信息。建筑物是城市、村庄的重要成分,同时也是地理信息系统的基本要素之一,实现对建筑物的有效识别显得尤为重要。针对目前的遥感技术对建筑物难以实现高精度的提取问题,本研究提出一种基于引入红色边缘波段规则的面向对象和基于样本的面向对象相结合的方法,提取城市建筑物信息。以广州
细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）及其恢复性（Rf）是作物杂种优势利用的遗传基础。目前,水稻（Oryza sativa）野败型细胞质雄性不育（wild-abortive type CMS,CMS-WA）及恢复系统在杂交水稻生产应用中最为广泛。其中,恢复基因Rf4已经被分子克隆,它编码PPR9（Pentatricopeptide repeat protei
草酸作为一种二元酸,存在于多种高等植物中。植物中的草酸已被证明在植物体内具有多种生理功能,其不但可平衡细胞内硝酸还原过程产生的大量OH-、保持细胞内p H的平衡,还能可逆地结合钙离子形成草酸钙来调节细胞内钙离子的浓度;此外,草酸还与细胞程序性死亡有关。已知微生物中存在由草酰辅酶A合成酶（Oxalyl-Co A Synthetase,OCS）参与的不同的草酸降解途径,但这些途径是否存在于植物中尚不十
蕨类植物是第二大维管植物类群,全球现有一万多种。随着分子生物学和测序技术的不断发展,对蕨类植物的研究也逐渐从生态学与形态学转移到分子层面。蕨类的系统发育、分子进化和比较基因组学研究也在不断展开与推进,而且较多研究集中在叶绿体基因组方面。叶绿体基因组具有基因组小、拷贝数高、结构保守等特点,是进行相关研究的理想材料。膜蕨是薄囊蕨基部类群中物种最丰富的类群。但是目前对它开展的研究还比较薄弱。膜蕨目（Hy
荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是我国在国际水果市场上最具竞争力的水果之一。荔枝果实采后果皮极易褐变,导致保质期变短,是降低荔枝果实商品价值的主要因素。尽管国内外对荔枝果皮褐变机理进行了大量研究,但仍未能提出令人满意的解释。本研究从荔枝果皮中克隆了表儿茶素合成途径中的关键基因,即花色素还原酶（Anthocyanidin Reductase,ANR）。利用分子生物学方法,通过基因
蕨类植物是现存维管植物中的重要成员,在植物界进化史上扮演着重要角色。随着分子系统学的发展及应用,蕨类植物的系统分类和演化框架已基本确立。但薄囊蕨基部类群的系统发育关系尚未明晰,尤其是膜蕨目（Hymenophyllales）与里白目（Gleicheniales）的相对位置及其与其他薄囊蕨类的系统关系仍无法确定,目前还没有获得稳健的拓扑结构。现存蕨类植物约10,000种,已公开发布的有104种蕨类植物
世界上超过40%的耕作土壤为酸性土壤,而我国酸性土壤面积超过了2000万公顷。酸性土壤中,低磷和铝胁迫是限制作物生产的重要因素。植物中的NTL转录因子是一类带有跨膜结构域的NAC转录因子,在多种环境胁迫,如干旱,盐害和冷害等胁迫的适应性机制中起着重要的调控作用。但关于NTL是否参与调控植物低磷和铝毒害的适应性机制还鲜有报道。大豆是重要的粮油作物,因此,本研究针对大豆的GmNTL基因家族展开研究,对
房地产行业是国民经济的重要组成部分,近年来我国房地产业务快速发展,促进了城镇化进程,提升了居民生活水平,房地产市场相关体制也稳步建立。房地产业务涉及土地、投资、设计、施工、销售、物业等诸多环节,具有关联方众多、产业链冗长、数据量繁杂、投资额巨大等特性。伴随跨区域多项目开发模式的普及,房地产企业在项目资源调配、组织保障、项目监控、项目效益等方面存在较多不确定性,且风险管理体系不完善、风险管理组织缺失
鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是世界第三大豆类作物,营养丰富,具有“营养之花、豆中之王”的称号。鹰嘴豆适应性强,具有耐干旱、耐贫瘠、抗病、抗虫等特点,因此鹰嘴豆也是一种重要的种质资源,为作物抗性改良提供重要的基因资源。目前尚未有利用分子育种来培育鹰嘴豆优良品种的报道,其中鹰嘴豆的遗传转化效率低等问题是研究抗逆功能、培育优良品种的技术难点。本研究探索建立鹰嘴豆再生体系及遗传转化体系,