水通道蛋白OsPIP1；2对水稻叶片中CO 2 运输的功能研究

发布时间：2022-07-13 16:38

　　随着工业化的发展,大气中二氧化碳浓度不断升高,所导致的全球气候变化对人类产生了巨大的威胁。植物是地球上固定二氧化碳的最重要的生物,如果通过植物自身机制进一步增加其吸收二氧化碳的能力,这无疑是降低大气二氧化碳浓度的一种最有效的方式。水稻是我国主要的农作物,种植面积及产量均为世界第一,且种质资源丰富。二氧化碳进入植物叶片叶绿体的过程分为从大气进入叶片的过程和从叶肉细胞到达叶绿体的过程,分别用气孔导度和叶肉导度来表示。植物叶片气孔是控制气体交换的门户,对植物光合作用起着限制作用,相反叶肉导度对二氧化碳的影响一直被认为是稳定的。然而近年来的研究结果表明,叶肉导度对植物运输二氧化碳和光合作用的影响也是很大的。水通道蛋白最早发现与水分运输有关。在蛋白结构上,它是由四个相同的亚基构成,并且各有六个跨膜结构域。在植物中,水通道蛋白家族可以分为细胞膜上的PIP亚家族、液泡膜上的TIP亚家族及两个小亚家族NIP、SIP。随着研究的深入,研究者发现除了运输水分,水通道蛋白还具有转运一些小分子物质的作用。烟草水通道蛋白NtAQP1和拟南芥水通道蛋白AtPIP1;2被证实具有运输二氧化碳的功能。但在单子叶植物,... 

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
英文缩略符及其中英文对照
第一章 文献综述
    1.1 植物增强吸收CO_2的重要意义
    1.2 C3植物光合作用过程及与CO_2吸收的关系
        1.2.1 C3植物光合作用过程
        1.2.2 电子传递与卡尔文循环过程
        1.2.3 光呼吸过程
    1.3 气孔导度、叶肉导度对叶片光合速率的影响
        1.3.1 气孔导度对叶片光合速率的影响
        1.3.2 叶肉导度对叶片光合速率的影响
    1.4 植物水通道蛋白的基本功能与特性
        1.4.1 水通道蛋白的结构
        1.4.2 水通道蛋白的分类及研究进展
    1.5 研究意义
    1.6 研究思路
第二章 水通道蛋白OSPIP1;2生物信息学及表达模式分析
    引言
    1 OsPIP1;2生物信息学分析
        1.1 材料与方法
    2 OsPIP1;2亚细胞定位分析
        2.1 实验材料及试剂
        2.2 试验方法
    3 OsPIP1;2表达模式分析
        3.1 实验材料
        3.2 试验方法
    4 结果与分析
        4.1 OsPIP1;2序列及蛋白结构分析
        4.2 水通道蛋白基因的系统进化树分析
        4.3 OsPIP1;2的跨膜结构分析
        4.4 OsPIP1;2基因芯片数据分析
        4.5 OsPIP1;2在不同生育期中的表达分析
        4.6 OsPIP1;2组织定位分析
        4.7 OsPIP1;2亚细胞定位分析
        4.8 OsPIP1;2在高浓度CO_2下的表达模式分析
    5 讨论
第三章 水通道蛋白OsPIP1;2超表达、沉默及突变体材料的鉴定
    引言
    1 转基因材料的获得
        1.1 试验材料
        1.2 试验方法
    2 转基因材料的分子生物学鉴定
        2.1 试验材料
        2.2 试验方法
    3 结果与分析
        3.1 OsPIP1;2超表达材料的鉴定
        3.2 OsPIP1;2基因沉默材料的鉴定
        3.3 OsPIP1;2突变体材料的鉴定
        3.4 OsPIP1;2转基因材料对水稻生长与产量的影响
    4 讨论
第四章 水通道蛋白OsPIP1;2超表达及突变体对水稻叶肉导度的影响
    引言
    1 材料与方法
        1.1 试验材料
        1.2 试验方法
    2 结果与分析
        2.1 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片气孔密度及大小的影响
        2.2 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片叶绿素含量的影响
        2.3 OsPIP1;2超表达及突变体材料对水稻光响应曲线的影响
        2.4 OsPIP1;2超表达及突变体材料对植株二氧化碳响应曲线的影响
        2.5 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片光合特性的影响
        2.6 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片气孔导度及叶肉导度的影响
        2.7 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片失水率的影响
        2.8 OsPIP1;2超表达及突变体材料对叶片Rubisco酶基因表达量及活性的影响
    3 讨论
第五章 水通道蛋白OsPIP1;2超表达、野生型及突变体材料对二氧化碳浓度升高的响应
    引言
    1 材料与方法
        1.1 试验材料
        1.2 试验方法
    2 结果与分析
        2.1 高浓度CO_2对OsPIP1;2超表达及突变体材料生长的影响
        2.2 高浓度CO_2对OsPIP1;2超表达及突变体材料韧皮部蔗糖浓度的影响
        2.3 高浓度CO_2对OsPIP1;2超表达及突变体材料蔗糖浓度的影响
        2.4 高浓度CO_2对OsPIP1;2超表达及突变体材料总根长及根尖质子分泌的影响
    3 讨论
第六章 水通道蛋白OsPIP1;2超表达对水稻产量的影响
    引言
    1 材料与方法
        1.1 试验材料
        1.2 试验小区土壤理化性质
    2 试验方法
        2.1 田间试验及产量测定
        2.2 转基因材料农艺性状的统计
        2.3 转基因材料叶片净光合速率及叶绿素含量的测定
        2.4 转基因材料组织总碳、总氮的测定
    3 结果与分析
        3.1 OsPIP1;2超表达材料叶片叶绿素含量及净光合速率分析
        3.2 OsPIP1;2超表达材料田间试验表型分析
        3.3 OsPIP1;2超表达材料农艺性状分析
        3.4 OsPIP1;2超表达对水稻总碳、总氮积累的影响
    4 讨论
全文结论
创新点与展望
参考文献
附录
在读期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3660390