【摘 要】
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高等植物中,根系是重要的地下器官,使植株固定在土壤中,为植物提供水分和矿物质营养,并能够根据内外环境的变化而在其生长发育过程中作出相应的调整,使植物更好地适应环境。
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高等植物中,根系是重要的地下器官,使植株固定在土壤中,为植物提供水分和矿物质营养,并能够根据内外环境的变化而在其生长发育过程中作出相应的调整,使植物更好地适应环境。植物的根产生于根尖分生组织中的干细胞,其位于特定的微环境中,以细胞间信号交流的方式,促使干细胞的活性与分裂特征得以维持。根尖干细胞微环境(Root stem cell niche,RSCN)包括根的静止中心(Quiescent Center,简称QC)及其周围的干细胞。RSCN的结构完整与功能的稳定对根的具有重要作用。本研究使用正向遗传学方法,通过筛选短根突变体,利用图位克隆的方法希望发现调控根尖干细胞微环境的新调控元件。本实验室前期工作利用EMS(甲基磺酸乙酯)诱变的方法建立了突变体库。本论文利用获得的短根突变体为材料,将其命名为2-18 m-1,通过对突变体基因的定位分析和表型的分析,获得结果如下:(1)突变体2-18 m-1为显著短根表型,根尖分生组织区变短,根尖分生组织细胞数减少,根冠淀粉粒排列紊乱,植株生长周期延长,分枝增多,晚花,胚珠发育异常且结实率降低,表明突变的基因影响拟南芥地下部分和地上部分的发育。(2)突变体2-18 m-1中QC25和Cyclin B1;1的表达被抑制通过GUS染色分析,发现突变体2-18 m-1中QC细胞特异表达基因QC25表达轻微减弱,Cyclin B1;1表达同样减弱,暗示突变的基因影响QC的功能,并且影响了根尖分生组织区的细胞分裂活性。(3)突变体2-18 m-1的主根生长对低浓度生长素和油菜素类酯敏感性降低,说明基因突变影响生长素与油菜素内酯调控根的生长发育。(4)基因定位分析确定突变位点所在基因为At GAPC2通过遗传杂交表明突变体2-18 m-1为单基因隐性突变。利用图位克隆技术,首先把2-18 m-1突变体的突变位点,粗定位于一号染色体的遗传标记T20H2附近,再通过精细定位分析,将突变位点定位于T28K15和F14L17之间,距离约为260kb,最后通过基因预测和测序,发现是At GAPC2基因发生突变,此基因编码一个胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶(EC1.2.12),突变体2-18 m-1中该基因编码序列第229位碱基由C变为T,氨基酸序列第77位由脯氨酸变为丝氨酸。综合以上实验结果,At GAPC2基因突变导致拟南芥根系的发育缺陷,因此,At GAPC2基因可能在调控根系发育的分子网络中发挥重要作用。
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