【摘 要】
：
作为最重要的粮食作物之一,水稻植株的正常生长发育是保证其产量的关键所在;作为最主要的单子叶植物研究的模式植物,水稻花粉的正常发育是保障水稻较高产量的基本前提。迄今为止,Os AGO1b和Os AGO18已被报道可以通过结合mi RNA或si RNA来参与调控水稻生长发育、胁迫应答和抗病毒防御等过程。但它们在水稻花粉发育过程中的功能研究还不深入。实验室前期研究中发现,通过RNA干涉技术下调表达Os
论文部分内容阅读
作为最重要的粮食作物之一,水稻植株的正常生长发育是保证其产量的关键所在;作为最主要的单子叶植物研究的模式植物,水稻花粉的正常发育是保障水稻较高产量的基本前提。迄今为止,Os AGO1b和Os AGO18已被报道可以通过结合mi RNA或si RNA来参与调控水稻生长发育、胁迫应答和抗病毒防御等过程。但它们在水稻花粉发育过程中的功能研究还不深入。实验室前期研究中发现,通过RNA干涉技术下调表达Os AGO18和Os AGO1b的水稻转基因植株均表现花药卷曲和植株结实率显著下降。花药半薄切片观察显示,Os AGO18干涉植株同一花药的四个药室出现1-2个药室发育异常,但Os AGO1b干涉植株的花药卷曲是否也是由部分药室发育异常导致还不清楚。q RT-PCR结果显示Os AGO18-RNAi植株小穗中Os AGO1b表达下调,所以我们推测在水稻花药发育过程中,Os AGO18和Os AGO1b之间可能存在一定的调控关系。为了近一步探讨二者在水稻花药发育过程中的遗传关系和分子机制,本研究利用分子生物学、细胞学和遗传学等方法对Os AGO18和Os AGO1b在水稻花药发育中的功能进行了分析。主要结果如下:1、通过q RT-PCR和GUS组织化学染色发现,Os AGO1b和Os AGO18在不同发育时期的小穗中均有表达,尤其是在较小发育时期表达量较高。2、对Os AGO1b-RNAi、Os AGO1b-CRISPR/Cas9和Os AGO18-CRISPR/Cas9植株的表型观察发现,这些株系的花药均变短且卷曲,同时卷曲花药的内侧皱缩,花粉I2-KI可染率明显降低,结实率下降明显,特别是某些Os AGO18-CRISPR/Cas9株系花药颜色泛白,结实率非常低,几乎不育。3、花药半薄切片观察发现,Os AGO1b表达量下调破坏了花药形态的正常建成,大部分花药4个药室中的1-2个甚至3个药室发育为高度液泡化且紧密排列的细胞团;其他个别花药发育异常的情况包括:药室发育迟缓;药壁发育正常,但无花粉母细胞或小孢子;不能正常形成4个药室等。4、通过TUNEL方法检测了野生型和Os AGO1b下调表达植株花药发育过程中的PCD信号,结果显示,Os AGO1b下调表达导致花药正常发育药室的绒毡层PCD提前,而呈现细胞团状态的药室在不同发育时期均有较强的PCD信号。5、对水稻AGO1家族另外三个成员Os AGO1a、Os AGO1c和Os AGO1d的RNAi和过表达植株的表型观察发现,这3个成员的花药发育和野生型相比无明显差异,表明Os AGO1b在水稻花药发育中发挥关键调控作用。6、为了验证Os AGO18-RNAi植株的花药卷曲表型是否和Os AGO1b表达下调有关,我们进行了遗传杂交验证,将Os AGO1b过表达植株和Os AGO18-RNAi植株进行杂交得到F1植株,F1自交得到的F2群体出现性状分离,共计4种表型,即功能恢复表型（ZH11表型的阳性植株）、阳性父本表型、阳性母本表型和ZH11阴性表型。这一结果表明Os AGO18-RNAi植株的花药卷曲和Os AGO1b表达下调直接相关。7、为了探究Os AGO1b-RNAi植株花药卷曲是否和已知的侧生器官极性发育途径有关,本研究通过q RT-PCR方法对Os AGO1b-RNAi植株S1-S3和S4-S5时期小穗中OSHB和ARF转录因子家族部分基因的表达进行了检测,结果表明,部分基因的表达和野生型差异显著。同时,对mi R156、mi R166和mi RNA168成熟体的积累量进行了检测,发现这些mi RNA的积累在Os AGO1b-RNAi植株中均有变化。以上结果暗示Os AGO1b与Os AGO18参与了水稻花药形态建成的调节可能和这些已经途径存在联系。8、Os AGO18所在基因组DNA的互补链存在一个转录区域和Os AGO18部分反向重叠的转录本。为了探究Os AGO18-RNAi植株表型是否由于其反向转录本过表达所致,我们构建了其过表达载体转化水稻获得了转基因植株。表型观察显示Os AGO18-RNAi植株的花药表型可能与其反向转录本的过表达没有直接关系。9、为了确定Os AGO1b和Os AGO18调控花药发育的分子机制,本研究对野生型、Os AGO1b-RNAi与Os AGO18-RNAi植株S1-S3和S4-S6时期的小穗进行了转录组测序分析。差异表达基因筛选结果显示,与野生型相比,Os AGO1b与Os AGO18表达下调均导致S1-S3时期小穗中4个相同基因的表达上调,我们将这四个基因命名为花药形态建成调控因子（anther patterning regulator,APR）,即Os APR1-Os APR4。这4个基因将作为Os AGO1b和Os AGO18调控的下游靶基因用于后续研究验证。
其他文献
花是开花植物发育过程中最复杂的器官,花的发育在开花植物的生殖发育中起到重要作用。胚珠是高等植物中的雌性生殖器官,模式植物拟南芥中的胚珠主要由内外珠被和胚囊组成,珠被会发育成种皮,胚囊会发育成胚,一个完整的胚珠结构对植物的受精与产生种子起到重要作用。近年来,对于胚珠发育的研究主要集中于胚原基的发育机制,胚早期形态的发生,胚珠特性的控制以及珠被的形态发生。已有研究表明拟南芥KNOX基因家族在植物中表达
乳腺癌作为女性中最常见的恶性肿瘤,严重危害女性健康,是女性癌症死亡的一大主因。乳腺癌细胞的恶性增殖、转移和高复发等特性严重影响患者的治疗。靶向治疗法是目前治疗恶性肿瘤的有效手段,其离不开对肿瘤发生发展机制的研究。人乳腺上皮细胞的恶性转化是一个复杂、多步骤的过程,涉及多种分子机制。乳腺癌细胞的持续增殖、转移及侵袭过程也受多种因素调控。因此,鉴定新的在乳腺癌发生发展过程中发挥重要作用的功能蛋白,有助于
水稻（Oryza sativa L.）是世界上最主要的粮食作物之一,同时也是功能基因组学研究的重要模式植物。随着人口增加、耕地面积减少、水资源短缺和消费需求增长的影响,世界粮食安全面临着越来越严峻的挑战。种子是人类粮食的主要来源之一,也是植物繁育的最主要方式。种子的发育影响种子的功能及粮食作物的产量和品质,而种子的萌发决定了植株是否能成功生长以及影响了后期的长势。因此,对种子发育和萌发的研究,可揭
酶可与底物高特异性结合,在温和的条件下高效催化复杂的生化反应,广泛应用于医药、化工、食品、环境保护等行业。酶固定化一般可提高其稳定性。酶的共价、定向固定化使酶以确定的方向排列,利于保护酶催化功能,利于底物和活性中心结合。本实验使用目前制备技术成熟、应用广泛、与巯基进行特异性反应的载体,将可被4’-磷酸泛酰巯基乙胺修饰的短肽（SRP）或酰基载体蛋白（ACP）与目的蛋白融合（SRP-目的蛋白、ACP-
蔗渣是生产生物燃料中最有前景的木质纤维素生物质之一。然而,单独的蔗渣在高负荷发酵生产生物乙醇中仍存在一定的局限性,如季节供应的约束、发酵效率低以及工艺成本高等。甘蔗糖蜜和蔗渣都是蔗糖生产过程的副产品,作为一种富含碳水化合物的物质具有良好的乙醇产能。菊叶薯蓣是热区能源植物和药用植物,可以和甘蔗在同一地区大面积种植和加工,其丰富的薯蓣渣（富含淀粉）可以和蔗渣同时获得。这三种原料由于其可及性的保障和相对
水稻的穗型和粒型是产量构成的重要性状,阐明调控其发育的分子机制和涉及的遗传网络具有重要意义。本实验室前期初步研究表明,OsPLATZ1参与调控水稻穗和籽粒发育,OsPLATZ2是OsPLATZ1的同源基因,且基因序列及表达谱均高度相似,提示两者可能具有类似功能。PLATZs是一类依赖于锌的DNA结合蛋白,具有转录调控作用。水稻PLATZs仅GL6/GS6（OsPLATZ2）作为粒长基因被报道,但具
广东省位于华南地区,气候和土质非常适宜园艺作物的生长。清末广东成立了全省农事试验场附设农业讲习所,之后农业讲习所改办为农业教员讲习所,园艺学科首次被列为一门教学课程,中山大学园艺学科以此为起点,开启了它的百年旅程。中山大学园艺学科的发展演变过程经历了四个阶段:萌芽兴起时期（1910-1924年）、全面提升时期（1924-1937年）、辗转坚持时期（1937-1945年）、整顿发展时期（1945-1
抽穗期是水稻（Oryza sativa L.）重要的农艺性状,决定了水稻品种的地区和生长季节的适应性。Ehd1是水稻特有的抽穗期关键基因,整合了不同的上游信号,促进下游成花素基因Hd3a和RFT1表达,直接影响抽穗期。前期工作中,在粳稻Dongjin（DJ）和中花11（ZH11）中过量表达Ehd1,获得了OE-Ehd1（DJ）材料,及转基因沉默材料PD（DJ）与PZ（ZH11）。表型观察表明转基因
马齿苋（Portulaca oleracea L.）是一种药食两用的药用植物,易栽培,分布广,具有抗炎抑菌、抗氧化、降血脂等功能。马齿苋的药用价值依赖其自身丰富的活性化学成分,但活性成分不易大量获得,且目前应用研究中绝大多数都是针对于马齿苋的植株本身,对马齿苋内生菌领域的研发尚少。植物内生菌作为植物化学成分的新型来源途径,不仅能参与宿主植物次生代谢的合成,自身也能产生与宿主植物相同或相似的活性成分
为了探索既能增加稻田生物多样性,改善农田生态环境,进而减少病虫害发生,又能原位修复土壤重金属污染的稻田间套作等复合生态农业生产模式,实现“边生产、边防控、边修复、边‘双减’”等“一石多鸟”的绿色生产目标,本研究开展了“水稻与水生花卉间作”三个方面的探索性实验:（1）水稻与再力花间作、水稻与菖蒲间作的大田实验,主要探讨间作对水稻病虫害及福寿螺的防控效应及其对水稻产量和品质性状的影响;（2）四种水生花