过表达ZmDWF4提高玉米产量的研究
发布时间：2023-06-15 21:52
植物激素参与调控植物的生长发育。植物甾醇类激素,包括植物甾醇和油菜素内酯(Brassinosteoids,BRs)。油菜素内酯作为一种重要的植物激素,参与了许多生物过程的调控。油菜素内酯合成途径中的限速酶C-22羟化酶DWF4(CYP90B1),通过调控植物内源油菜素内酯的水平,影响植物农艺性状的发育。玉米(Zea mays L.)是重要的粮食、饲料作物,也是我国第一大作物。本实验室前期利用农杆菌介导的基因转化技术,获得了3个稳定的过表达ZmDWF4的转基因株系L100、L166、L225。本研究在此基础上,利用这3个农艺性状优良的转基因株系配制了27个杂交组合,分析了ZmDWF4基因过表达对玉米杂交种产量的影响。研究结果和结论如下:(1)通过Western Blotting和激素测定,进一步证实了过表达转基因株系中目的基因得到了高水平表达。(2)过表达ZmDWF4能够促进种子发育,转基因株系的籽粒变大,穗粒数增加,粒重增加,单穗产量提高。果穗的穗粒数增加显著,平均上升了15%。单穗重量增加显著,转基因株系L100、L166及L225相比野生型产量分别增加了41.6%、20%及11%。...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
1.1 油菜素内酯的研究进展
1.1.1 油菜素内酯的生物合成途径
1.1.2 油菜素内酯的生物合成中的关键基因
1.1.2.1 DET2,5α-还原酶
1.1.2.2 CPD,C-3 氧化酶
1.1.2.3 CYP90C1和CYP90D1,C-23 羟化酶
1.1.2.3 D2、D11和BRD1
1.1.2.4 DDWF1,C-2 羟化酶
1.1.3 油菜素内酯的信号转导途径
1.1.3.1 油菜素内酯信号通路上游受体蛋白BRI1
1.1.3.2 油菜素内酯的信号通路中下游负调控蛋白BIN2
1.1.3.3 油菜素内酯的信号通路下游转录因子BES1和BZR1
1.1.3.4 BES1和BZR1 调控的基因表达的调控网络及机制
1.1.4 油菜素内酯对植物生长发育的影响
1.1.4.1 油菜素内酯对植物营养生长的影响
1.1.4.2 油菜素内酯对植物生殖生长的影响
1.2 油菜素内酯对玉米形态建成的影响
1.2.1 BRI1 对玉米形态建成的影响
1.2.2 BRD1 对玉米形态建成的影响
1.2.3 NA2 对玉米形态建成的影响
1.3 油菜素内酯合成基因DWF4
1.3.1 ZmDWF4 的分子生物学特征
1.3.2 ZmDWF4 是拟南芥DWF4 的同源蛋白
1.3.3 过表达DWF4 基因的转基因植株
1.4 玉米转基因育种
1.4.1 玉米基因转化的方法
1.4.1.1 基因枪介导的玉米基因转化
1.4.1.2 农杆菌介导的玉米基因转化
1.5 本研究的目的和意义
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 植物材料
2.1.2 菌株、质粒
2.1.3 酶及生化试剂
2.2 方法
2.2.1 定量分析目的基因表达量
2.2.1.1 RNA的提取和纯化
2.2.1.2 实时定量PCR分析
2.2.2 转基因植株目的蛋白的Western Blotting
2.2.2.1 植物目的蛋白的提取
2.2.2.2 植物目的蛋白的定量
2.2.2.3 SDS-PAG电泳
2.2.3玉米根系氮素吸收实验
2.2.4 转基因植株油菜素内酯的测定
2.2.5 转基因植株性状分析
3 结果与分析
3.1 ZmDWF4 转基因植株的分子检测
3.2 过表达ZmDWF4 提高自交系产量
3.3 过表达ZmDWF4 促进根系对硝态氮的吸收
3.3.1 过表达ZmDWF4 促进根系对硝态氮的吸收
3.3.2 过表达ZmDWF4 促进氮响应基因的表达
3.3.3 过表达ZmDWF4 促进氮转运基因的表达
3.4 过表达ZmDWF4 能改变玉米的农艺性状
3.5 过表达ZmDWF4 叶片转录组测序分析
3.5.1 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因表达模式的验证
3.5.2 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因的鉴定和功能分类
3.6 过表达ZmDWF4 种子转录组分析
3.6.1 过表达ZmDWF4 转基因种子的转录组分析
3.6.2 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因表达模式的验证
3.6.3 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因的鉴定和功能分类分析
3.6.4 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因在细胞代谢中的分析
3.7 过表达ZmDWF4 增加杂交种产量
3.7.1 过表达ZmDWF4 提高杂交种产量
3.7.2 过表达ZmDWF4 改善杂交种农艺性状
4 讨论
4.1 油菜素内酯促进植株的生长
4.2 油菜素内酯促进叶片的发育
4.3 油菜素内酯促进种子的发育
4.4 油菜素内酯促进杂交优势提高杂交种产量
5 结论
参考文献
致谢
附录
攻读学位期间发表的论文及成果
本文编号：3833740
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
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符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
1.1 油菜素内酯的研究进展
1.1.1 油菜素内酯的生物合成途径
1.1.2 油菜素内酯的生物合成中的关键基因
1.1.2.1 DET2,5α-还原酶
1.1.2.2 CPD,C-3 氧化酶
1.1.2.3 CYP90C1和CYP90D1,C-23 羟化酶
1.1.2.3 D2、D11和BRD1
1.1.2.4 DDWF1,C-2 羟化酶
1.1.3 油菜素内酯的信号转导途径
1.1.3.1 油菜素内酯信号通路上游受体蛋白BRI1
1.1.3.2 油菜素内酯的信号通路中下游负调控蛋白BIN2
1.1.3.3 油菜素内酯的信号通路下游转录因子BES1和BZR1
1.1.3.4 BES1和BZR1 调控的基因表达的调控网络及机制
1.1.4 油菜素内酯对植物生长发育的影响
1.1.4.1 油菜素内酯对植物营养生长的影响
1.1.4.2 油菜素内酯对植物生殖生长的影响
1.2 油菜素内酯对玉米形态建成的影响
1.2.1 BRI1 对玉米形态建成的影响
1.2.2 BRD1 对玉米形态建成的影响
1.2.3 NA2 对玉米形态建成的影响
1.3 油菜素内酯合成基因DWF4
1.3.1 ZmDWF4 的分子生物学特征
1.3.2 ZmDWF4 是拟南芥DWF4 的同源蛋白
1.3.3 过表达DWF4 基因的转基因植株
1.4 玉米转基因育种
1.4.1 玉米基因转化的方法
1.4.1.1 基因枪介导的玉米基因转化
1.4.1.2 农杆菌介导的玉米基因转化
1.5 本研究的目的和意义
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 植物材料
2.1.2 菌株、质粒
2.1.3 酶及生化试剂
2.2 方法
2.2.1 定量分析目的基因表达量
2.2.1.1 RNA的提取和纯化
2.2.1.2 实时定量PCR分析
2.2.2 转基因植株目的蛋白的Western Blotting
2.2.2.1 植物目的蛋白的提取
2.2.2.2 植物目的蛋白的定量
2.2.2.3 SDS-PAG电泳
2.2.3玉米根系氮素吸收实验
2.2.4 转基因植株油菜素内酯的测定
2.2.5 转基因植株性状分析
3 结果与分析
3.1 ZmDWF4 转基因植株的分子检测
3.2 过表达ZmDWF4 提高自交系产量
3.3 过表达ZmDWF4 促进根系对硝态氮的吸收
3.3.1 过表达ZmDWF4 促进根系对硝态氮的吸收
3.3.2 过表达ZmDWF4 促进氮响应基因的表达
3.3.3 过表达ZmDWF4 促进氮转运基因的表达
3.4 过表达ZmDWF4 能改变玉米的农艺性状
3.5 过表达ZmDWF4 叶片转录组测序分析
3.5.1 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因表达模式的验证
3.5.2 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因的鉴定和功能分类
3.6 过表达ZmDWF4 种子转录组分析
3.6.1 过表达ZmDWF4 转基因种子的转录组分析
3.6.2 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因表达模式的验证
3.6.3 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因的鉴定和功能分类分析
3.6.4 过表达ZmDWF4 转基因株系的差异表达基因在细胞代谢中的分析
3.7 过表达ZmDWF4 增加杂交种产量
3.7.1 过表达ZmDWF4 提高杂交种产量
3.7.2 过表达ZmDWF4 改善杂交种农艺性状
4 讨论
4.1 油菜素内酯促进植株的生长
4.2 油菜素内酯促进叶片的发育
4.3 油菜素内酯促进种子的发育
4.4 油菜素内酯促进杂交优势提高杂交种产量
5 结论
参考文献
致谢
附录
攻读学位期间发表的论文及成果
本文编号：3833740
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